GIL管線專用吊車在500 kV變電站改造工程中的應(yīng)用

紀(jì) 明，錢澤倫，李 洋

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 200063)

1 工程概況

某500 kV變電站的站址位于上海市嘉定區(qū)[1]，安裝有4臺(tái)750 MVA主變壓器；500 kV出線8回，3/2接線間隔6串，500 kV配電裝置位于變電站西側(cè)，南、北向出線；220 kV出線18回，采用雙母線雙分段接線，220 kV配電裝置(戶內(nèi)GIS)布置在站區(qū)南側(cè)向南出線；500 kV主變和35 kV無功補(bǔ)償裝置在500 kV東側(cè)、220 kV北側(cè)；主控通信樓布置在站區(qū)北側(cè)，從北側(cè)進(jìn)站。

本期改造工程新建4臺(tái)1 200 MVA自耦變壓器，替換變電站現(xiàn)有5，4，3，6號(hào)750 MVA主變。新建變電站500 kV屋內(nèi)GIS配電裝置，利用新征地塊建設(shè)500 kV戶內(nèi)GIS配電裝置，形成7個(gè)完整串，4臺(tái)主變?nèi)窟M(jìn)串。拆除現(xiàn)有變電站500 kV敞開式配電裝置。本期建設(shè)10回500 kV出線[1-2]。

受場(chǎng)地限制，500 kV主變 GIL管線布置在主變及66 kV GIS室屋頂。屋面通道兩側(cè)共有4回12相，每側(cè)雙層上下布置。屋面通道不僅空間狹小，并且存在1.73°的傾斜坡度，由于屋頂上方存在220 kV帶電引線，正常吊裝需要的空間不滿足帶電安全距離的要求，因此GIL管線無法使用傳統(tǒng)的吊車進(jìn)行安裝。針對(duì)該問題，同時(shí)考慮到未來投運(yùn)后GIL管線的應(yīng)急搶修，急需安全有效的管線吊運(yùn)工裝以及運(yùn)檢方法[1-2]，因此提出將專用吊車應(yīng)用于GIL管線的吊裝及運(yùn)檢的方案。

2 雙層GIL通管吊裝小車

2.1 功能要求

屋頂GIL管線布置俯視圖如圖1所示。屋頂GIL管線布置主視圖如圖2所示。考慮到與上方帶電導(dǎo)線的安全距離，小車總高度不能超過5.5 m。屋頂通道凈空尺寸4 m，GIL管線外徑512 mm，法蘭外徑660 mm，最大載重(18 m帶伸縮節(jié)鋼管)1.8 t，要求小車吊重2 t(整機(jī)安全系數(shù)為吊重的1.2倍)，因此小車需要結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。考慮到屋頂坡度，設(shè)計(jì)時(shí)支腿應(yīng)能調(diào)節(jié)高度以適應(yīng)坡度。小車能實(shí)現(xiàn)水平方向移動(dòng)，速度可調(diào)，吊裝時(shí)工裝位置能夠固定牢靠，底座方向輪能夠可靠剎車，吊鉤實(shí)現(xiàn)上下、水平方向移動(dòng)。由于圖1中畫圈處有通管攔截，小車無法直接駛?cè)朐搮^(qū)域，因此小車需具備拆卸拼裝功能。

圖1 屋頂GIL管線布置俯視圖

圖2 屋頂GIL管線布置主視圖

2.2 工裝組成部分

根據(jù)功能要求，為滿足工裝整體穩(wěn)定性，底座需具備一定重量，并且上部結(jié)構(gòu)需用最少的材料來保證吊裝的強(qiáng)度。如若上部結(jié)構(gòu)過重，很容易造成工裝在吊裝過程中產(chǎn)生整體傾覆，從而造成事故。經(jīng)過方案討論并計(jì)算驗(yàn)證，在底座重量一定的情況下，上部采用 “匚”形結(jié)構(gòu)可以同時(shí)滿足穩(wěn)定性及承載力要求，小車各項(xiàng)性能如圖3所示。整體構(gòu)架如圖3(a)所示。小車可實(shí)現(xiàn)支腳伸縮、頂升、葫蘆平移、升降，以及V型架平移等動(dòng)作，各個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的功能如下。

(1)平車行走。由于工裝需移動(dòng)至通管相應(yīng)的位置進(jìn)行吊裝，因此底座下部需設(shè)置車輪。由于整體工裝過重，很難通過人力精確調(diào)節(jié)位置，因此采用電驅(qū)動(dòng)裝置可滿足精確調(diào)節(jié)的要求，電池可設(shè)置在底座上部或內(nèi)部。同時(shí)考慮車輛的轉(zhuǎn)彎功能，需分別設(shè)置驅(qū)動(dòng)輪和被動(dòng)輪。如圖3(b)所示，每臺(tái)車有2個(gè)電驅(qū)動(dòng)輪，2個(gè)無動(dòng)力被動(dòng)輪。采用直流電驅(qū)動(dòng)輪，通過電瓶供電，內(nèi)部自帶減速機(jī)，與輸送方向平行固定布置，停止時(shí)電機(jī)剎車打開，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。整機(jī)的運(yùn)行采用無級(jí)調(diào)速，整體速度小于10 m/min，可保持運(yùn)行平穩(wěn)。被動(dòng)輪可萬向旋轉(zhuǎn)，車體行走時(shí)，被動(dòng)輪成自由狀態(tài)，當(dāng)車體行走方向有所偏差時(shí)，可通過微轉(zhuǎn)向加力手柄，使得被動(dòng)輪產(chǎn)生一個(gè)小偏角，以糾正車體行走方向。

(2)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)。由于本次12根通管分別設(shè)置在屋頂?shù)淖笥覂蓚?cè)，如若僅依靠下部車輪進(jìn)行工裝位置的調(diào)節(jié)顯得過于繁瑣。例如，吊裝后從左側(cè)通管的位置移動(dòng)至右側(cè)準(zhǔn)備吊裝時(shí)，需要多次調(diào)節(jié)底部被動(dòng)輪的方向，才能達(dá)到指定位置，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如若上部結(jié)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，再移動(dòng)到指定位置，可以大大縮短調(diào)節(jié)位置的時(shí)間。因此，上下結(jié)構(gòu)通過中心回轉(zhuǎn)支撐進(jìn)行連接，即上部起吊機(jī)構(gòu)可以在臺(tái)車上進(jìn)行180°回轉(zhuǎn)，以改變起吊機(jī)構(gòu)的使用方向。如圖3(c)所示，機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)采用的是回轉(zhuǎn)齒輪盤。根據(jù)實(shí)際需求，整體旋轉(zhuǎn)的使用并不是很頻繁，可以人工手動(dòng)旋轉(zhuǎn)，調(diào)整至所需使用位置后，將上下兩部分用螺栓緊固即可完成。

(3)支腳。在工裝移動(dòng)到指定位置時(shí)，僅依靠剎車還是會(huì)存在安全隱患，為了保證下部支撐的穩(wěn)定，需另設(shè)可靠支撐來滿足要求。由于工裝重量較大，為保證支腳能夠在就位后穩(wěn)定提升，考慮了機(jī)械提升和油壓提升兩種方式，由于機(jī)械提升過于依賴材料的強(qiáng)度，從而無法保證安全性，最終選用了油泵加壓的提升方式。如圖3(e)所示，車體坡度下沿方向前后均設(shè)置液壓伸縮支腳，頂部設(shè)置2個(gè)液壓油缸頂起支點(diǎn)，支點(diǎn)下部配萬向支撐塊。車體坡度上沿方向設(shè)置2個(gè)油缸頂起支點(diǎn)，支點(diǎn)下部配橫向滾輪。伸縮臂與4個(gè)支點(diǎn)組合動(dòng)作即可完成車體的橫向移動(dòng)，步驟如下。

1)支點(diǎn)先頂起，然后伸縮臂伸展，即可完成車體向上坡方向橫移。

二丫伸手拉住我，凹陷的眼睛也看著我，不像是說胡話，“是真的，細(xì)嬸兒……我在東洋人那兒好像看見狼剩兒哥了。”

2)伸縮支撐臂先伸出，然后支點(diǎn)頂起，伸縮臂收縮，即可完成車體向下坡方向橫移。

由于支撐臂伸縮距離的限制，支撐臂每次橫移距離為支撐臂的伸縮距離，多次順序循環(huán)動(dòng)作則可以完成更遠(yuǎn)距離的橫移。支點(diǎn)頂起后，支撐臂通過油缸鎖定，即可起到穩(wěn)定車體的功能，此時(shí)可進(jìn)行起吊。

(4)吊裝選擇。吊裝采用傳統(tǒng)單層廠房中的電動(dòng)葫蘆即可滿足要求，移動(dòng)軌道布置在 “匚”形結(jié)構(gòu)橫梁上。電動(dòng)葫蘆型號(hào)：JPKK10N-2F；葫蘆功率：2.3 kW；起升速度(快慢雙速)：4/1 m/min；運(yùn)行速度7 m/min。葫蘆電源輸入：3 P/380 V/50 Hz?？炻p速便于整體吊裝及對(duì)位時(shí)的精準(zhǔn)定位。

(5)移動(dòng)支架。吊裝一根通管需要2輛工裝小車同時(shí)就位，管道需先安放在移動(dòng)支架上再進(jìn)行安裝。經(jīng)過縝密分析，移動(dòng)支架可采用半圓形和V型兩種方案。半圓型方案的優(yōu)點(diǎn)是通管受力均勻，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性太差，通管會(huì)在其上滾動(dòng)；V型方案的優(yōu)點(diǎn)是放置通管后整體穩(wěn)定，缺點(diǎn)為放置后通管主要靠與支架接觸的2個(gè)點(diǎn)進(jìn)行受力，通管局部應(yīng)力較大。由于穩(wěn)定性問題無法在半圓形支架上得到解決，最終選擇V型支架。為了降低通管接觸后的表面應(yīng)力，在V型支架上布置2根包膠輥。如圖3(d)所示，V型支架安裝于下部導(dǎo)軌上，可沿著導(dǎo)軌左右移動(dòng)(電機(jī)驅(qū)動(dòng))，采用齒輪齒條進(jìn)行傳動(dòng)，當(dāng)車體停止在管道下方時(shí)，V型支架可以根據(jù)管道位置進(jìn)行左右調(diào)整。考慮最外側(cè)的管道檢修，V型支架(中心)可懸出車體400 mm左右。如圖3(f)所示，支架由2支包膠輥按V型布置而成，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管道在支架上前后移動(dòng)。V型支架可以控制2臺(tái)吊機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的前后位置偏差，從而避免管道損傷。

小車將管道從放置平臺(tái)上起吊，然后運(yùn)送至對(duì)接點(diǎn)，利用旋臂上的電動(dòng)葫蘆將管道平穩(wěn)地吊運(yùn)到對(duì)接點(diǎn)，進(jìn)行管道對(duì)接。具體操作步驟如下。

(1)利用常規(guī)吊車將GIL管線先放到屋頂，放置時(shí)需要安放臨時(shí)支架，支架距離地面高度高于基礎(chǔ)臺(tái)階。

(2)管道吊裝及運(yùn)送如圖4所示。2臺(tái)管線吊裝車根據(jù)要安裝管線的位置，停在最近管線上料點(diǎn)(2臺(tái)小車的距離根據(jù)管線的長(zhǎng)度由人工開動(dòng)各自臺(tái)車調(diào)整)，支腳升出并支起，使用葫蘆將物料按圖4(a)箭頭方向吊入停止于中間位置的V型支架即可。

圖4 管道吊裝及運(yùn)送

(3)通過支撐臂組合動(dòng)作，將臺(tái)車移入輸送中心，然后啟動(dòng)臺(tái)車移至安裝位置。

2.3 通管就位

GIL管線排布為上下兩層，每層三根并排，分左右兩側(cè)(見圖5)。小車可行駛在中間通道位置，通過上部的旋轉(zhuǎn)變位完成左(見圖6)或右(見圖7)空間的安裝轉(zhuǎn)換。由于支架的安裝是從下往上安裝，因此管道的大致安裝順序也應(yīng)該為先下后上。根據(jù)先下后上的原則，可以按照?qǐng)D6和圖7中的管線序號(hào)為管線及支架排布結(jié)構(gòu)的順序安裝。

圖5 雙層管線安裝

圖6 吊裝左側(cè)管線

圖7 吊裝右側(cè)管線

以圖6為例，具體吊裝步驟如下。

(1)GIL管線安裝前，支架先行安裝就位。吊運(yùn)小車將GIL管線運(yùn)送到安裝位置，將管線盡量移位到支架邊緣，使用行車起吊管線，管線在吊起狀態(tài)下進(jìn)行底座移位。

(2)最外側(cè)下層管道(1號(hào)管道)安裝過程示意圖如圖8所示。臺(tái)車需要到相應(yīng)位置下方，然后使用葫蘆將物料按圖示箭頭方向由V型支架吊入安裝位置

圖8 1號(hào)管線就位

(3)2號(hào)和3號(hào)管道應(yīng)用與1號(hào)管線吊裝相同的方法，4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)管線待支架安裝完成后，采取相同方法安裝。

2.4 通管拆除

通管拆除同樣分為上層管線拆除(見圖9)和下層管線拆除(見圖10)。

圖9 上層管線拆除

圖10 下層邊相管線拆除

(1)上層管線檢修時(shí)，吊裝小車可以移動(dòng)到相應(yīng)位置，將上層管線用葫蘆吊住，拆除對(duì)應(yīng)抱箍。拆除后，用汽車吊直接將管線調(diào)離屋頂進(jìn)行檢修即可。

(2)由于空間的原因，下層管線拆除時(shí)，無法和上層管線一樣直接拆除，必須拆除相應(yīng)的支架后才能進(jìn)行。在拆除下層邊相的相關(guān)支架時(shí)，需保證通管不能滑落，同時(shí)剩下的管線不至于因?yàn)槭テ胶舛鴥A覆。因此，地腳螺栓的抗拔性能需進(jìn)行嚴(yán)密的計(jì)算。在保證地腳螺栓的抗拔性后，可先用2臺(tái)工裝V型支架先行托住通管，再拆除支架。下層邊相管線檢修時(shí)，先用葫蘆吊住GIL管線，然后拆除對(duì)應(yīng)抱箍及支撐架，使用臨時(shí)支撐工裝支撐上部橫梁。將GIL管線用葫蘆吊起，放入下部V型支架上進(jìn)行檢修。

下層中相通管的拆除復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于下層邊相。按照下層邊相的方法，下層中相需拆除中相和邊相2根托撐才能拖出來進(jìn)行檢修，此時(shí)只要另外一側(cè)邊相的一列托撐。該列托撐在承受所有桿件的豎向荷載之外，還要承擔(dān)該豎向荷載產(chǎn)生的傾覆彎矩，危險(xiǎn)性不言而喻。但如果在通管拆除后，移動(dòng)至下部右側(cè)的空檔，再將中部的托撐安裝上去，就可以避免這一問題。重復(fù)以上步驟，即可將通管移出檢修，詳細(xì)步驟如下。

下層中相管線檢修時(shí)，需先用葫蘆將下層中相管線吊住，然后將下層中相抱箍及支架拆除。繼續(xù)用吊鉤將下層中相管線下放至下部V型支架，小車向右移動(dòng)使V型支架移動(dòng)至下層中相與下層最內(nèi)側(cè)邊相之間。再將拆下的下層中相支架重新安裝回原位置，然后用葫蘆將下層邊相管線吊住，拆除下層最內(nèi)側(cè)邊相的抱箍及支架，并用臨時(shí)支撐工裝支撐上部橫梁。利用小車V型支架繼續(xù)向右移動(dòng)至空閑位置，可進(jìn)行檢修。下層中相管線拆除如圖11所示。

圖11 下層中相管線拆除

2.5 注意事項(xiàng)

(1)考慮操控方便，葫蘆動(dòng)作、平車運(yùn)行采用遙控控制。支撐臂動(dòng)作、V型支架平移通過本體上按鈕控制。吊臂方向旋轉(zhuǎn)變位、輸送微動(dòng)轉(zhuǎn)向手動(dòng)完成。

(2)2輛臺(tái)車分別控制，臺(tái)車行走時(shí)一人操作2個(gè)遙控器，位置偏差通過人為觀察進(jìn)行調(diào)整。

(3)安裝過程中需2人進(jìn)行操作，所有按鈕為點(diǎn)動(dòng)控制，方便對(duì)位置偏差的調(diào)整。

(4)吊裝車在運(yùn)輸過程中由自身電池供電，在到達(dá)吊裝點(diǎn)后必須通380 V電源進(jìn)行操作施工。

(5)在使用過程中如出現(xiàn)操作故障或失靈的情況，在設(shè)備控制面板上有緊急停止按鈕，進(jìn)行緊急斷電制動(dòng)。運(yùn)行小車、起升葫蘆都帶有自動(dòng)剎車功能。