變壓器大修液壓起吊裝置在變配電系統(tǒng)檢修中的應(yīng)用

林星

[摘 要]本文主要介紹了變壓器大修液壓起吊裝置的開發(fā)背景及過程，闡述了該裝置在變配電系統(tǒng)檢修中的重要作用。

[關(guān)鍵詞]起吊裝置；檢修；變配電系統(tǒng)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.048

[中圖分類號]TM08；F273 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）22-00-02

0 引 言

在電力變配電系統(tǒng)檢修項目中，變壓器大修是一項十分重要的檢修工作。在傳統(tǒng)變壓器大修工程中，常常涉及變壓器芯部的起吊過程，變壓器芯部起吊大多數(shù)采用手拉倒鏈的方式來完成。但是該種方法需要將上百千克重的倒鏈掛到高處，需要多人協(xié)同操作，危險系數(shù)較高，且在吊芯時要多人交替拉倒鏈，單程拉起就要近40分鐘以上時間，是一項強(qiáng)體力勞動，且危險性高。

此外，當(dāng)變壓器室內(nèi)不具備原地吊芯的條件時，只能靠人工將大中型變壓器從坑道或機(jī)房內(nèi)搬運(yùn)到戶外，然后使用吊車或三木搭進(jìn)行露天吊芯檢修。這不僅加大了勞動強(qiáng)度，還延長了施工時間，而且還影響施工

1 總體設(shè)計思路

為了解決變壓器大修過程中出現(xiàn)的移位難、原地吊芯難的問題，相關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過兩年多對設(shè)計方案、圖紙的反復(fù)修改逐漸完善。液壓起吊裝置制作成型后，并通過驗收，其起吊裝置的吊重噸位、起重過程的穩(wěn)定性、整體的安全性均符合設(shè)計要求。

裝置設(shè)計以4個液壓千斤頂立柱和配套的液壓泵和高壓油管為主體，通過專用可調(diào)節(jié)的連接桿、片將其圍繞變壓器，連接成一個穩(wěn)定的四邊形整體，然后在千斤頂支柱架上裝上經(jīng)過改良后的工字鋼梁，梁下端連板連接的花蘭螺絲，通過卸扣與變壓器蓋板上的4個專用吊環(huán)相連接。液壓泵通過油管與液壓立柱相連，三相380V交流電源控制立柱平穩(wěn)上下，通過4路油閥調(diào)節(jié)出油量，來調(diào)整四根立柱的同步上下，從面平穩(wěn)地將變壓器吊起。

1.1 吊裝專用梁設(shè)計思路

吊梁采用了國家標(biāo)準(zhǔn)Q235工字型鋼，設(shè)計值保證安全余量，系數(shù)取活動載荷的1.4倍。本結(jié)構(gòu)屬于吊車架類型。工字鋼梁長為4米，在使用中，實際使用跨度約為3.2米。兩掛點位于鋼梁的中間位置，距中心點距離相等對稱放置。掛點的間距由變壓器的掛環(huán)的距離而定，平均值約為1.2米，則每個掛點距離同側(cè)支撐點的距離為1米。設(shè)計單個工字鋼梁整體起吊能力為4T，每個掛點起吊能力為2T。

強(qiáng)度計算：

該工字鋼為兩點受力，受力大小相同，根據(jù)公式：

（1）16#工字鋼自重載荷均布：0.205 kN/m（查表得）

q=1.2*0.205=0.246 kN/m

自重彎矩為：M1=q*l^2/8=（0.246*3.2*3.2）/8=0.314 kN.m

（2）活動載荷=20 kN，P=1.4*20=28 kN（取1.4作為安全系數(shù)）

工字鋼梁彎矩：M=P*a

其中a—掛點離同側(cè)支撐點的距離（m）

M2=P*a=28 kN*1 m=28 kNm

（3）總彎矩M=M1+M2=0.314+28=28.314 kNm

正應(yīng)力復(fù)核：

σ=Mx/γx Wnx≤f

γx：對稱截面積取1.05，但當(dāng)接受動力載荷時，應(yīng)取γx=1.0

Mx：最大彎矩（Nmm）（疊加后總彎矩M）

Wnx：對X軸的凈界面抵抗矩（查表得Wnx=140 900mm3）

f：鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值，查表得Q235鋼的f=215 N/mm2、σ=Mx/γx、Wnx=28.314*1000*1000/（1.0*140.9*1000）=200.9 N/mm2

σ=200.9 N/mm2

剪應(yīng)力復(fù)核：

τ=VS/Itw≤fv

V：剪力（N）

S：毛截面對中和軸的面積矩（查表得S=80 800 mm3）

I：梁毛截面對X軸的慣性矩（查表得I=11 270 000 mm4）

tw：腹板厚度（查表得tw=6 mm）

fv：鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值（查表得fv=125 N/mm2）

τ=VS/Itw=28*1 000*80 800/（11 270 000*6）=33.45 N/mm2

τ=33.45 N/mm2≤fv=125 N/mm2

撓度計算：

吊梁容許撓度L/500=3 200/500=6.4 mm

V=PaL2/24EI*（3-4a2/L2）

P：活動載荷（N）

E：彈性模量（查表得Q235鋼材E=206 000 mm2）

I：截面X軸的慣性矩（查表得I=11 270 000 mm4）

L：衡量跨度（mm）

a：掛點與支撐點的距離（mm）

V=28*1000*1*1000*（3.2*1000）2/[24*206000*11270000）*

（3-4（1/3.2）2]=1.97 mm

吊梁采用兩根16#工字鋼重疊使用，跨度3.2米，載荷為兩個40 KN負(fù)載，安全穩(wěn)定性大大提高。

1.2 液壓千斤頂支柱設(shè)計思路

千斤頂?shù)母變?nèi)活塞直徑8 cm，液壓泵最大使用壓力約為24 MPa，根據(jù)公式，頂力F=P*S=24000000Pa*3.14*0.04*0.04=120576N=12.3 T。

單根液壓立柱最大頂力為12 T。目前我們服務(wù)臺站變壓器器身重量都不大于8T，分解到單根柱承載力不大于3 T。該吊芯裝置的設(shè)計承載遠(yuǎn)大于實際承載，具有很高的安全性。

該吊芯裝置適用性強(qiáng)，可用于各種場地下的大、中型變壓器吊芯檢修施工，很好地解決了各種室內(nèi)變壓器室內(nèi)吊芯效率低下、危險性大等問題。裝置由4個液壓千斤頂支柱、高壓油管、工字鋼橫梁、手動電控柜及其配套的控制檢測零部件組成，組裝方便，所有配件均采用模塊化安裝，安裝過程簡便。

2 變壓器大修液壓起吊裝置的優(yōu)點

2.1 使用過程安全牢靠

本裝置采用4個液壓缸、4根液壓立柱來平衡升降和分擔(dān)承載起重體，每根立柱設(shè)計載重量達(dá)12噸，液壓傳動吊芯起重過程穩(wěn)定，便于控制，無瞬間震動，保證了吊芯過程的安全、穩(wěn)定。大梁采用16#的工字鋼兩根重疊，確保起吊安全、穩(wěn)定。

2.2 適用范圍廣

以往原地吊芯高度要求都很高，因為要掛倒鏈，還有所需鋼絲繩長短要合適（太短會造成變壓器大蓋變型），這樣很多場合就不適合原地吊芯。該裝置是分四點垂直起吊，凡室內(nèi)外空間允許高度（為變壓器高度2.2倍以上）即可使用本裝置，適用范圍很廣。此外，吊芯不受外界環(huán)境（風(fēng)、雨、霜、雪）影響以及粉塵的侵入，有利于提高檢修質(zhì)量。

2.3 提高工作效率

本裝置采用模塊化設(shè)計。拆卸分解簡單，利于搬運(yùn)，易于組裝，如有復(fù)雜地況可分批搬運(yùn)并組裝，減少了空間因素對檢修工作的制約。本裝置在檢修吊芯的過程中無須人工用力，大大降低了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。本裝置可以在變壓器機(jī)房內(nèi)將變壓器芯部吊起，有效克服了傳統(tǒng)變壓器吊芯過程中遇到的空間問題，免去搬運(yùn)時間，縮短檢修時間，進(jìn)而提升了工作效率

3 起吊裝置的應(yīng)用情況及結(jié)構(gòu)圖

2012-2017年本起吊裝置在十幾個變壓器大修項目中得以成功應(yīng)用。相比原先將變壓器移位拖到戶外吊車吊芯的方式節(jié)省了大量時間，原先工期要在4天以上，現(xiàn)在只要當(dāng)天就可完成檢修。在天氣下雨的情況下，用此裝置在室內(nèi)吊芯不會影響工程進(jìn)度。本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，圖2是圖1的右視圖。

4 結(jié) 語

變壓器大修液壓起吊裝置是對變配電系統(tǒng)吊芯檢修專用工具革新的一次嘗試。此裝置現(xiàn)已達(dá)到了先前的預(yù)期效果，后續(xù)還將繼續(xù)完善升級，希望通過這樣的技術(shù)革新來提高檢修效率，并探索出更好的方法。

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