GIS設備的吊裝方法及軌道設計

景 川 楊 敏 王文峰 肖 波

(國網河南省電力公司經濟技術研究院，河南 鄭州 450002)

1 大型設備常用吊裝方式

常用的設備吊裝方法：1)桅桿式起重機由吊臂、立柱、后拉桿、底盤、主起升機構、副起升機構、回轉機構、變幅機構、司機室、電氣及控制系統等組成。桅桿式起重機的優(yōu)點是起重量大、安裝拆卸方便、受吊裝場地限制小。缺點是桅桿式起重機移動困難，需要設置較多的纜繩，常用于施工場地狹窄、構件較重等施工狀況下[1]。2)大型設備吊裝的常用重型機械有運行式起重機，其中包括輪胎式起重機、履帶式起重機等。運動式起重機由上車和下車構成，上車為起重作業(yè)部分，設有動臂、起升機構、變幅機構、平衡重和轉臺等;下車為支承和行走部分。上、下車之間用回轉支承連接[2]。在進行設備吊裝時可采用單機吊裝和多機吊裝。運行式起重機具有機動性好、適應性強、準備工作少、操作迅速簡便、工作效率和機械利用率高等優(yōu)點，隨著經濟的發(fā)展與技術的進行，噸位越來越大。但運行式起重機在進行設備吊裝時對場地的要求嚴格，對機械的操作要求高。3)液壓頂升裝置是由龍門桅桿發(fā)展改進的，與龍門桅桿系統相比，起重量大，操作方便、工作平穩(wěn)、安全可靠，是現代化的起重工具，在特大型設備整體吊裝中具有明顯的優(yōu)勢。缺點是整個系統及技術的熟練程度，配套設施和技術應用都不夠完善[2]。

2 GIS設備吊裝方式綜述

GIS即六氟化硫封閉式組合電器。屬戶內三相交流高壓輸電設備。整個GIS分為若干運輸單元，在GIS的安裝過程中要求平穩(wěn)緩慢，保證密封圈不受損傷，因此GIS設備的吊裝方式的選擇非常重要。

GIS吊裝方式很多，主要有:電動行車、簡易行車(人工驅動行走、電動葫蘆)、簡易行車(人工驅動行走、手動葫蘆)、固定吊鉤(手動葫蘆)等方式[4](見表1)。固定吊鉤吊裝方式在GIS設備的吊裝方式中簡單經濟，固定吊鉤吊裝的方式，即在房屋的結構梁上設計吊鉤，并在吊鉤上安裝手動葫蘆進行吊裝作業(yè)。這種吊裝方式缺點顯著，因為每一個吊鉤不一定設置在設備的吊裝位置上方，因此需要兩個葫蘆手動配合或者借助其他外力進行設備吊裝定位。這樣的吊裝方式很難準確定位到設備安裝的位置，而且設備的安裝平穩(wěn)性差、安裝速度較慢。

電動行車吊裝GIS設備的方式優(yōu)點是操作方便、定位準確、在廠房中行車的活動范圍大而且吊裝的速度較快。缺點是行車的價格高昂，而且行車屬于特種設備，需要專門的設計行車的軌道，需要專業(yè)的人員進行安裝調試工作且調試工作繁雜，在行車的使用過程中需要進行大量的維護工作保證行車的安全運行，因此行車設備的安裝運行維護都需要花費大量的資金。

簡易行車設備的做法，需要在設備吊裝位置的結構梁上設置懸掛運輸軌道，通過葫蘆將設備吊起，然后沿著軌道的方向運輸，將設備吊運至需要安裝的位置。簡易行車價格便宜，安裝簡單、維護簡單。因此對簡易行車的懸掛運輸軌道進行設計。綜上所述，簡易行車更適合GIS設備的吊裝。

3 簡易行車軌道設計原則

1)簡易行車軌道材料選用，根據結構的荷載特征、結構形式、連接方式等不同情況對結構的承重鋼材進行選用。懸掛運輸設備軌道一般采用熱軋工字鋼，宜選用Q235,Q345鋼材；懸掛運輸軌道的支撐及吊桿采用熱軋角鋼、熱軋槽鋼等型鋼制作，宜選用Q235鋼材，軌道的連接件通過螺栓與軌道連接，通常采用角鋼或鋼板制作，宜采用Q235鋼材；軌道連接件通過收件螺栓與支撐結構(結構梁)連接，連接件通過受拉螺栓與軌道連接，受拉及受剪螺栓采用C級普通螺栓并采用雙螺母緊固，當懸掛起重量超過10 t時采用高強螺栓連接。

所選用的鋼材應滿足抗拉強度、伸長率、屈服強度及冷彎性能等鋼材的力學性能指標，保證鋼材質量。同時要根據工作環(huán)境選用合適的鋼材，例如軌道工作溫度高于0 ℃時應選用Q235B和Q345B，當溫度低于0 ℃時，應選用Q235C和Q345C。

2)軌道設計的基本要求，懸掛運輸軌道一般分為直線軌道和弧線軌道兩種布置形式，直線軌道根據支承等條件設計分為簡支軌道和連續(xù)軌道兩種。懸掛運輸軌道沿全長宜采用統一規(guī)格的工字鋼。如果懸掛運輸軌道同時采用直線軌道及弧線軌道布置時，首先確定直線軌道的工字鋼型號，其次對弧線軌道支點的夾角進行調整，保證弧線軌道采用的工字鋼型號與直線軌道一致，且滿足設計要求。軌道連接件與軌道及支撐結構連接的螺栓，數量每邊不宜少于2個，受剪螺栓的直徑不宜小于16 mm,受拉螺栓的直徑不宜小于14 mm。受拉螺栓及受剪螺栓的數量和直徑應由計算所得。另外，懸掛運輸軌道運行裝置所需要的工字鋼的型號、設備行駛范圍、起重量及設備的臺數等參數均由專業(yè)設計人員提供。按照設計工藝的要求在軌道的特定位置設置車檔，應根據吊車及軌道工字鋼的型號選用車檔采用的材料。

4 一種新型軌道梁的設計

110 kV室內變電站GIS設備檢修及擴建安裝時，由于空間狹小，設備在室內吊裝運輸工作困難。并且，一般的鋼結構主梁不能作為吊裝運輸軌道。在進行鋼結構房屋設計中，需要在主次梁節(jié)點處進行構造處理增設加勁肋，當鋼結構腹板高度過高時需要加設橫向加勁肋，加勁肋的設置不利于鏈動小車的通行。因此，考慮設計一種新型的結構并安裝鏈動小車及手動葫蘆進行GIS設備的吊裝作業(yè)。在結構設計時采用H型鋼作為結構的主梁及運行軌道，考慮到橫向加勁肋的設置位置及鏈動小車的運行，在型鋼腹板的受拉區(qū)設置沿鋼梁縱向的通長加勁肋，在型鋼上翼緣及縱向加勁肋之間設置橫向加勁肋，加勁肋與型鋼的上翼緣、腹板及縱向加勁肋通過焊接連接，如圖1所示。

這種軌道與主梁組合的新型設計方法在進行設計計算時可以分為兩部分，即上部主梁部分和下部的軌道部分。上部主梁由上翼緣縱向加勁肋及其之間的腹板組成，該部分的抗彎承載力計算可以遵照GB—50017鋼結構設計規(guī)范中H型鋼梁的計算方法進行抗彎計算；下部軌道由縱向加勁肋、鋼梁下翼緣及其之間的腹板組成，小車、葫蘆及吊裝重物作為荷載進行計算。然后依照懸掛運輸軌道設計方法進行設計。即使行車軌道出現局部破壞，梁的承載能力仍然能保證整體結構的安全。由于實際使用過程中，行車軌道與縱向加勁肋共同受拉，因此該設計方法偏于安全。

綜上所述，在GIS設備的吊裝過程中，首先要選擇適當的吊裝手段。簡易行車吊裝操作方便、定位速度快、定位準確、活動范圍大、吊裝速度快，而且價格相對電動行車便宜，安裝簡單，維護簡單維修方便，所以宜采用簡易行車進行吊裝。其次是對懸掛運輸軌道進行優(yōu)化設計，新型式的軌道梁更有利于吊裝軌道的設計。

[1] 孫笑萍，謝 軍.WD120型桅桿式起重機[J].工程機械，2005(2):150-151.

[2] 孫愛萍，嚴永江.大型設備吊裝方案優(yōu)化[J].煤炭技術，2010(11):89-90.

[3] 楊 敏.混合動力起重機能量控制系統的研究[D].大慶：東北石油大學，2013.

[4] 魏成雄.GIS組合電器吊裝方式選擇[J].葛洲壩集團科技，1999(2):43-45.