平寨電站廠房橋式起重機負荷試驗分析

唐 明，方 芳

(浙江江能建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310004)

1 工程概況

平寨電站位于貴州省六枝特區(qū)牛場鄉(xiāng)境內(nèi)，電站裝機容量136MW，裝設(shè)2臺混流式水輪發(fā)電機組，電站廠房為地面式廠房，主廠房長約60m，寬為20m。

主廠房內(nèi)設(shè)置1臺100+100t的雙小車廠房橋式起重機供機組安裝檢修使用，橋機跨度為18m。橋式起重機由橋架、2個小車、運行機構(gòu)、電動葫蘆和電氣設(shè)備5個部分組成。橋機型號為QE100+100/25/5t;主鉤升降高度31m，主鉤升降速度0.11～1.10m/min;副鉤升降高度40m，副鉤升降速度0.44～4.40m/min;大車行走機構(gòu)運行速度1.20～12.00m/min;小車行走機構(gòu)運行速度0.90～9.00m/min;軌道型號為QU100;起重機工作級別A3。電氣系統(tǒng)控制方式為PLC程序控制和變頻器控制，實現(xiàn)整車PLC運行時序邏輯控制。

在橋機安裝完成后進行橋機負載試驗，檢查橋機的負載起升能力及橋架的上拱度、下擾度等。

2 負載試驗方案設(shè)計

2.1 負載試驗分類

根據(jù)GB 2010-12-01《起重設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范》［1］，結(jié)合本橋機的設(shè)計負載能力，負載試驗分為3類:100%靜負載試驗，試塊重量為2×100×100%=200t;125%靜負載試驗，試塊重量為2×100×125%=250t;110%動負載試驗，試塊重量為2×100×110%=220t。

2.2 試重塊選擇

一般選擇鋼板、鋼筋或鋼筋混凝土作為試塊，結(jié)合電站的實際情況，開展了2個方案的比選。

方案1:試重塊選用鋼筋。副廠房及大壩面板施工還沒有全面展開，庫存鋼筋達到1000多噸，滿足試吊所需250t最大用量。選用長度為9m，直徑為20mm的鋼筋，斷面積為3.14cm2/根，質(zhì)量為22.23kg/根，按最大用量250t計，則需11246根，合計總斷面積3.53m2、總體積31.77m3。

方案2:試重塊選用鋼筋混凝土。若采用鋼筋混凝土作為試重塊，則需要設(shè)計施工詳圖后進行試重塊施工才能保證試重塊的運輸及起吊的強度安全。鋼筋混凝土密度一般為2.5t/m3，按總質(zhì)量250t計，則需要混凝土方量約為250t÷2.5(t/m3)=100m3。以本工程的合同造價計算混凝土試塊費用需要6萬元左右;并需要平整約150m2的場地進行試塊制作。由于現(xiàn)場處于河道峽谷地帶，場地受限，場地平整費用約為3萬元，而鋼筋混凝土施工需要設(shè)計圖紙，還存在一定的設(shè)計費用。

從經(jīng)濟、技術(shù)和安全角度比較，方案1明顯可行，只需與土建單位進行有效協(xié)調(diào)即可，用鋼筋作為試塊的使用周期也僅為4d，因此平寨電站主廠房內(nèi)QE100+100/25/5t雙小車橋式起重機試重塊選用現(xiàn)場庫存鋼筋，符合就地取材原則。

2.3 試重塊支架

試重塊選用鋼筋，因此需制作鋼支架擱置鋼筋，便于安裝纏繞起吊鋼絲繩。鋼支架采用Φ300mm無縫鋼管 (見圖1)，共制作相同的4副鋼支架，試吊時每個主鉤使用2幅鋼支架，在裝配場分別沿左右方向放置在混凝土梁上，運到裝配場的鋼筋通過橋機直接把貨卸在鋼支架上擺放整齊。所有鋼筋全部擺放到位后鋼絲繩直接纏繞起吊鋼筋的兩端，同時在鋼支架擺放鋼筋的最上面焊接橫檔，保證起吊試重塊時鋼支架跟著鋼筋一起上升和下降。

圖1 鋼支架、鋼筋試重塊剖面示意圖

2.4 鋼絲繩選擇

靜負載試驗時每輛小車最大起重量125t，采用8股鋼絲繩受力，鋼絲繩直徑為Φ36mm，考慮30°夾角，每股鋼絲繩承重=125÷8÷cos30°=18t。

查GB 8918—2006《鋼絲繩國家標準》［2］的鋼絲繩規(guī)格表，直徑Φ36mm鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和671000N(68.4t)，則鋼絲繩理論破斷拉力為671000×0.85=570350N(58.2t)。在做靜載載試驗時，起落次數(shù)較少，起升高度較低，取3倍安全系數(shù)，則鋼絲繩安全承重為570350÷3=190117N(19.4t) ＞試驗時最大受力18.0t。6×37+1—直徑Φ36mm的鋼絲繩滿足負載要求，可以作為試驗用索具。

3 負載試驗分析

3.1 空載試驗

空載試驗主要是操作運行橋機大車、小車、主鉤、副鉤，切換運行速度檔位，檢查各機械及電氣設(shè)備運行狀態(tài)均滿足國家規(guī)范及設(shè)計要求。橋機大車沿軌道全長往返運行3次，在運行過程中切換5個檔位，檢查橋機大車在5個不同速度下運行是否平穩(wěn)、無異常聲響及振動沖擊現(xiàn)象;各電氣設(shè)備運行正常，無過熱、燒毀現(xiàn)象;運行過程中停車檢查大車剎車裝置能可靠制動;大車開至廠房左右端部時極限位置開關(guān)動作可靠，電氣保護工作正常，大車能平穩(wěn)緩慢停車;大車運行過程中檢查主動輪和被動輪均無啃軌現(xiàn)象;檢查大車滑觸線靜、動觸頭接觸良好，無卡阻和冒火花現(xiàn)象。小車空載試驗檢查項目與大車空載試驗檢查項目類似，沿軌道全長往返運行3次，在不同檔位速度下運行，各機械及電氣設(shè)備運行均正常，制動可靠，極限位置保護動作可靠，無啃軌現(xiàn)象，滑線無扭曲打結(jié)現(xiàn)象;2小車防撞電氣及機械保護裝置動作可靠，2小車處于并車運行時能夠以相同的速度同時前進和后退。主鉤、副鉤在起吊高度范圍內(nèi)來回運行2次，檢查各機械裝置運行平穩(wěn)、無異常聲響;檢查各電氣設(shè)備運行正常，無過熱、燒毀現(xiàn)象;主、副鉤到達最高和最低極限位置時，極限位置開關(guān)動作可靠，確保主副鉤運行安全;主、副鉤下降到最低位置時檢查滾筒上鋼絲繩均還有4圈，滿足規(guī)范要求3圈以上要求;主副鉤高度儀顯示高度正確，荷載儀工作正常;重點檢查主副鉤制動性能，在上升和下降時停止運行，均能可靠剎車，無溜鉤現(xiàn)象。空載試驗結(jié)束后對整機電氣、機械進行全面檢查，并與試驗前對照，無任何異?，F(xiàn)象。橋機的空載試驗結(jié)果表明，各設(shè)備的運行狀態(tài)滿足國家規(guī)范及設(shè)計要求。

3.2 靜負載試驗100%(2×100t)

試驗前測量橋架的上拱度，用水準尺和水準儀測量橋架中間和兩端的數(shù)據(jù)計算上拱度，國家規(guī)范要求上拱度大于0.8L/1000=14.4mm(L為橋機跨距18m)。實測橋機上拱度為25.0mm，大于14.4mm，滿足國家規(guī)范要求。100%靜負載試驗時主鉤制動器能可靠制動、無溜鉤現(xiàn)象，各電氣設(shè)備工作正常、無過熱及燒毀現(xiàn)象，主鉤機械轉(zhuǎn)動部分工作正常、無振動、無異響及沖擊現(xiàn)象。

在橋架中間以磁性表座吸住15m鋼卷尺一端，另一端懸掛至離裝配場地面約1m距離，用水準儀測量初始數(shù)據(jù)。吊起100%額定負載距地面約200mm左右，懸停10min，用水準儀再次測量鋼卷尺讀數(shù)，該讀數(shù)與未吊重物時的初始數(shù)據(jù)相減即為橋機的下擾度，國家規(guī)范要求下擾度不得大于L/700=25.7mm(L為橋機跨距18m)。2014年05月10日進行試驗時實測橋機下擾度為11.0mm，小于25.7mm，滿足國家規(guī)范要求。卸載后測量鋼卷尺讀數(shù)與初始數(shù)據(jù)相同，橋機主鋼梁無永久性變形。

3.3 靜負載試驗125%(2×125t)

試驗、檢查、測量等方法與100%靜負載試驗類似。實測橋機下擾度為12.0mm，小于25.7mm，滿足國家規(guī)范要求。連續(xù)試驗3次并測量，每次間隔時間10min，每次測量的下擾度均為12.0mm。

試驗結(jié)束后檢查橋機各焊縫完好，各結(jié)構(gòu)無裂紋和連接無松動，同時檢查橋機主鋼梁無永久變形。

3.4 動負載試驗110%(2×110t)

吊起110%負載，離裝配場地面約200mm，小車全程行走3次，大車全程來回行走3次 (考慮到裝配場層與發(fā)電機層存在12m高的落差，大車行走時當橋機重物離開裝配場時下降重物，離發(fā)電機層地面約1m的高度);主副鉤起吊重物連續(xù)上升和下降20m三次;全面檢查了大車、小車、主副鉤的制動系統(tǒng)可靠，橋機各電氣系統(tǒng)和機械系統(tǒng)均工作正常。橋機同時操作大車和小車運行、大車和主副鉤起升運行、小車和主副鉤起升運行等試驗，以上試驗操作3次，檢查了各種運行工況時橋機運行平穩(wěn)、制動可靠、無異常情況。

動負載試驗結(jié)束后檢查各焊縫完好，各結(jié)構(gòu)無裂紋和連接無松動，各電氣設(shè)備均無異常。

4 試驗風險及控制

橋機試驗屬于特種設(shè)備專項檢驗，屬于大噸位重荷載試驗，試重塊多次倒運存在一定的風險，如鋼筋裝車或卸車時汽車起重機吊裝事故、運輸汽車途中翻車事故等 (因施工階段現(xiàn)場道路均為臨時道路，路面不平或路基不實等)。250t試重塊在主廠房裝配間卸貨時因吊裝需要集中在一起，質(zhì)量太集中，易造成裝配場樓板開裂，使裝配場樓板受力分散存在一定的難度。橋機試驗過程中施工電源突然斷電重物長時間懸掛在空中造成起吊設(shè)備疲勞變形。橋機機械及電氣設(shè)備屬于新投產(chǎn)設(shè)備，在進行100%動負載試驗時需要連續(xù)操作運行，橋機可能會出現(xiàn)機械及電氣故障，從而造成橋機懸掛重物在半空后不能正常運行，更嚴重的情況是起吊重物后不能剎車制動造成重物極速下落的嚴重安全事故。

重塊的多次倒運吊裝及運輸工作委托專業(yè)起重運輸公司進行，并對臨時道路進行加固、填平處理。擱置250t試重塊的每個鋼支架下面鋪墊1塊6.00m×1.20m×0.02m(長×寬×厚)鋼墊板分散受力，同時保證鋼支架放置位置的正下方為裝配場樓板混凝土梁的位置。橋機電源除了正常的施工電源外，現(xiàn)場配置1臺柴油發(fā)電機作為備用電源，容量為250kW，滿足橋機最大用電負荷，同時確保了橋機試驗時用電可靠。在進行100%動負載試驗時派4人監(jiān)視橋機關(guān)鍵機械及電氣設(shè)備運行情況，其中2人監(jiān)視主副鉤制動器，制動器剎車可靠沒有采取強行手動制動;1人用紅外線測溫儀監(jiān)視制動電阻溫升情況，溫度沒超過廠家規(guī)定值;1人監(jiān)視各接觸器運行情況，無過熱及燒毀現(xiàn)象。每次起吊重物離開地面約100mm時均測試橋機主鉤剎車，上升和下降均測試3次，確保剎車可靠后再進行其它操作試驗。

5 結(jié)語

橋式起重機屬于特種設(shè)備，必須通過國家質(zhì)檢部門強制性驗收。通過平寨電站廠房2×100t橋式起重機試驗的順利實施，為各型號廠房橋式起重機的試驗程序和方法提供借鑒，試驗方案實際操作性較強，特別是試塊和鋼絲繩的選擇不僅關(guān)系到安全，還可以節(jié)省資金、縮短工期。

［1］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 2010-12-01起重設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2010.

［2］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 8918—2006鋼絲繩國家標準［S］.北京:中國標準出版社，2006.