浮式起重機(jī)回轉(zhuǎn)支承架結(jié)構(gòu)拆卸維護(hù)技術(shù)

黃葉鋒 楊旭東

上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司南通分公司 南通 226017

0 引言

隨著陸地資源的逐漸枯竭，人類(lèi)已把眼光投入到廣闊的海洋，由此可見(jiàn)遠(yuǎn)洋作業(yè)的大型浮吊已成為海洋工程不可或缺的設(shè)備。近年來(lái)浮式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)浮吊）市場(chǎng)呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展勢(shì)態(tài)，目前世界最大的浮吊起重重量達(dá)12 000 t。隨著作業(yè)環(huán)境的需要，也逐漸演變出固定式和全回轉(zhuǎn)式兩種類(lèi)型產(chǎn)品。其中，全回轉(zhuǎn)浮吊因自身的回轉(zhuǎn)特性，使其在復(fù)雜海洋作業(yè)環(huán)境中有更好的表現(xiàn)，備受用戶的青睞。另外，浮吊主要回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承架經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，需要定期進(jìn)行維修保養(yǎng)，否則將造成整個(gè)回轉(zhuǎn)支承架結(jié)構(gòu)的物理?yè)p害。因此，對(duì)其進(jìn)行安全、有效、快速的拆卸維修及保養(yǎng)顯得尤為重要。本文將以1 600 t 全回轉(zhuǎn)浮吊為例，介紹其回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的更換維修方案及過(guò)程。

1 維修難點(diǎn)分析

1 600 t 全回轉(zhuǎn)浮吊船全長(zhǎng)102 m，寬36 m，起吊高度86 m，起重機(jī)靜態(tài)最大載荷1 600 t，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)最大載荷500 t。

1.1 組件自重大，吊裝困難

1 600 t 全回轉(zhuǎn)浮吊結(jié)構(gòu)可分為上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和下部固定結(jié)構(gòu)兩部分,上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)主要由臂架、人字架、桁框架、回轉(zhuǎn)底盤(pán)等組成，下固定結(jié)構(gòu)主要為圓筒體結(jié)構(gòu)（圖1）。上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與下部固定結(jié)構(gòu)，通過(guò)回轉(zhuǎn)支承架與滾輪裝置進(jìn)行連接，起到固定支撐作用。因此，回轉(zhuǎn)支承架結(jié)構(gòu)上方承載著臂架、人字架、桁框架、回轉(zhuǎn)底盤(pán)、電氣控制設(shè)備等所有鋼結(jié)構(gòu)和相關(guān)電氣設(shè)備的質(zhì)量，且各鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)部件自重較大，整體總重約1 200 t。如采用傳統(tǒng)的拆卸吊裝方法，將上部回轉(zhuǎn)部分全部拆除，然后對(duì)回轉(zhuǎn)支撐進(jìn)行維修保養(yǎng)，則必須租賃大型浮吊進(jìn)行多次吊裝，且維修周期至少6 個(gè)月以上。

圖1 1 600 t浮吊整體結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 構(gòu)件繁多，拆卸復(fù)雜

全回轉(zhuǎn)浮吊主要工作系統(tǒng)都集中在上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，其主副鉤鋼絲繩纏繞系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及電力動(dòng)力系統(tǒng)等都已全部貫通。如對(duì)其主結(jié)構(gòu)件進(jìn)行拆卸，則需對(duì)所有系統(tǒng)連接處進(jìn)行拆解，涉及多個(gè)系統(tǒng)交叉作業(yè)，拆卸任務(wù)繁重。拆解過(guò)程中容易造成部分電氣元件的損壞，后期系統(tǒng)復(fù)原恢復(fù)過(guò)程中則需要更換大量電氣元部件，且部分關(guān)鍵部位常為進(jìn)口電氣元件，造成巨大的維護(hù)成本支出。

1.3 重復(fù)拆卸，結(jié)構(gòu)易變形

在主結(jié)構(gòu)件拆卸過(guò)程中，由于其尺寸和質(zhì)量都非常大，且水面吊裝作業(yè)穩(wěn)定性較差，構(gòu)件吊裝時(shí)會(huì)受到水流、天氣、船只等外部因素的影響，從而造成起吊后構(gòu)件晃動(dòng)幅度過(guò)大，使其結(jié)構(gòu)件局部受力較大產(chǎn)生變形，導(dǎo)致尺寸偏差，無(wú)法裝配到位，大型構(gòu)件吊裝也存在較大的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 主要制造技術(shù)

2.1 整體思路

綜合考慮維修成本、制作周期及技術(shù)難度等因素，以確定維修方案思路。整個(gè)維修方案的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮低成本、短周期、施工簡(jiǎn)易等三要素，最終形成的維護(hù)保養(yǎng)方案是以穩(wěn)定上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在整體固定的工況下利用回轉(zhuǎn)支承架結(jié)構(gòu)內(nèi)部活動(dòng)間隙，將其與上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與下部固定結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離，并牽引滑移。

2.2 技術(shù)方案

根據(jù)以往浮吊的制作、總裝經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合1 600 t 全回轉(zhuǎn)浮吊的實(shí)際自重載荷情況，對(duì)回轉(zhuǎn)上、下支承架連接形式進(jìn)行分析，通過(guò)利用回轉(zhuǎn)支承架內(nèi)部空間，對(duì)其進(jìn)行緊固件進(jìn)行拆卸，采用液壓千斤頂同步頂升分離回轉(zhuǎn)支承架；然后，搭制安裝輔助滑行平臺(tái)工裝和牽引裝置將回轉(zhuǎn)支承架牽引出回轉(zhuǎn)底盤(pán)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

此方案要點(diǎn)有：1）臂架需擱置于臂架擱架上固定，錨好回轉(zhuǎn)錨定裝置，以防止浮吊上部結(jié)構(gòu)移動(dòng)；2）軸承外圈支座上需加裝工藝輔助支座，用以液壓千斤頂擱置，以便于將軸承外圈支座從回轉(zhuǎn)底盤(pán)中頂出；3）圓筒體中部需搭制平臺(tái)，以便于采用千斤頂將回轉(zhuǎn)支撐從圓筒體中頂出；4）圓筒體結(jié)構(gòu)外側(cè)搭建輔助滑移平臺(tái)，便于從側(cè)面牽引回轉(zhuǎn)支承架結(jié)構(gòu)。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)施工

1）拆除前準(zhǔn)備工作

首先，將浮吊起重臂架運(yùn)行至非工作狀態(tài)角度，通過(guò)變幅系統(tǒng)將臂架整體擱置在船體臂架擱座上，以減少臂架自重導(dǎo)致回轉(zhuǎn)底盤(pán)結(jié)構(gòu)偏心的影響。其次，鎖緊固定回轉(zhuǎn)錨定裝置，防止由于船體晃動(dòng)造成上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在維修過(guò)程中發(fā)生偏移旋轉(zhuǎn)。在前部反傾結(jié)構(gòu)與圓筒體結(jié)構(gòu)軌道之間，采用鋼質(zhì)鍥塊墊實(shí)，以增強(qiáng)上回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2）中心集電器及電纜等電氣設(shè)備的拆卸

①上部回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與中心集電器上的連接電纜拆除，并將電纜端從上回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，全部牽引至下部固定圓筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，并采用柔性繩索將其纏繞固定于中心橫梁上，然后用三防布將電纜包裹覆蓋，做好相應(yīng)的防護(hù)措施，防止施工過(guò)程中造成電纜損傷。

②中心集電器中連接管拆卸（見(jiàn)圖2），拆卸時(shí)先將連接管與回轉(zhuǎn)底盤(pán)連接處現(xiàn)場(chǎng)用火焰割刀對(duì)其做分段處理，切割作業(yè)前需做好對(duì)其周?chē)姎庠谋Ｗo(hù)工作。同時(shí)，控制火焰切割深度，不得傷及回轉(zhuǎn)底盤(pán)結(jié)構(gòu)母材；連接管切割分離后，將連接管與聯(lián)軸器連接螺栓拆除。連接管法蘭座需放到中心集電器支架上，并用繩索固定好。

圖2 中心集電器及電纜等電氣設(shè)備的拆卸

③現(xiàn)場(chǎng)拆卸的中心集電器、電纜端部等電氣元件過(guò)程中，均需做好防火、防撞等安全措施。同時(shí)，所有拆卸的電氣元件都要用防護(hù)材料進(jìn)行包裹保存，避免電氣設(shè)備受潮或磕碰損壞。

3）斜梯、滾輪及滾輪支架拆除

根據(jù)前期規(guī)劃的回轉(zhuǎn)支承架拆卸移位路線（見(jiàn)圖3），先將移位路線上所有干涉的滾輪、滾輪支架以及外部機(jī)器房斜梯設(shè)施進(jìn)行拆卸、分離，然后用繩索、抱箍等緊固件，將其與周?chē)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時(shí)固定，做好保護(hù)與防墜措施，待回轉(zhuǎn)支承架更換完畢后恢復(fù)到位。

圖3 回轉(zhuǎn)支承架移位路徑示意圖

4）輔助滑軌平臺(tái)搭制

為了確?；剞D(zhuǎn)支承架的順利移出，在規(guī)劃的移位路徑上安裝專(zhuān)用滑軌平臺(tái)（見(jiàn)圖4），該滑軌平臺(tái)主結(jié)構(gòu)采用H 形鋼，按井字形進(jìn)行搭制，并與圓筒體結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接固定。同時(shí)，平臺(tái)上表面安裝簡(jiǎn)易滑軌，以降低回轉(zhuǎn)支承架牽引過(guò)程中與輔助平臺(tái)表面的摩擦阻力。

圖4 輔助滑軌平臺(tái)搭制

5）回轉(zhuǎn)支承架拆卸與更換

①現(xiàn)場(chǎng)拆除回轉(zhuǎn)支承架上的油槽、潤(rùn)滑管路等附屬件；

②拆除回轉(zhuǎn)支承架與上回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連接緊固螺栓?；剞D(zhuǎn)支承架四周均布焊接固定輔助頂升支座，并布置相應(yīng)數(shù)量的液壓千斤頂，所有千斤頂為并聯(lián)連接，可實(shí)現(xiàn)同步頂升，使回轉(zhuǎn)支承架與上回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)分離（見(jiàn)圖5）；

圖5 回轉(zhuǎn)支承架頂升上部分離

③拆除回轉(zhuǎn)支承架與下部固定圓筒體中心軸連接板之間的固定螺栓，并在回轉(zhuǎn)支承架下方布置液壓千斤頂，施壓頂升將整個(gè)回轉(zhuǎn)支承架從中心軸連接板凹槽內(nèi)整體頂出（見(jiàn)圖6）；

圖6 回轉(zhuǎn)支承架整體頂升

④在中心軸凹槽上方架設(shè)臨時(shí)滑軌，與滑軌平臺(tái)軌道進(jìn)行貫通固定。回轉(zhuǎn)支承架下方液壓千斤頂緩慢泄壓，確保回轉(zhuǎn)支承架穩(wěn)固擱置在滑軌上，通過(guò)繩索和牽引裝置將回轉(zhuǎn)支承架整體牽引到滑軌平臺(tái)上，并引導(dǎo)移至平臺(tái)外側(cè)（見(jiàn)圖7），最后通過(guò)汽車(chē)起重機(jī)將其吊裝到地面；

圖7 回轉(zhuǎn)支承架整體牽引

⑤將用于更換的新回轉(zhuǎn)支承架吊裝到滑軌平臺(tái)上，牽引到安裝位置，逆向重復(fù)上述工藝流程，將其安裝到位，并鎖緊所有相關(guān)緊固件，安裝相關(guān)附屬件。

6）電氣、機(jī)械拆卸件的恢復(fù)與調(diào)試

在回轉(zhuǎn)支承架安裝到位后，恢復(fù)中心集電器內(nèi)部電纜連接，并逐一拆除所有輔助平臺(tái)及輔佐頂升支座，恢復(fù)安裝滾輪、滾輪支架及外部機(jī)器房斜梯等設(shè)施，最后去除前部反傾結(jié)構(gòu)鍥塊，整機(jī)恢復(fù)通電，按起重機(jī)試車(chē)大綱對(duì)其進(jìn)行試車(chē)，以檢測(cè)維護(hù)后效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該方案，成功地實(shí)現(xiàn)了1 600 t 全回轉(zhuǎn)浮吊回轉(zhuǎn)支承架結(jié)構(gòu)的超短周期更換工作，積累了浮吊維修經(jīng)驗(yàn)，證實(shí)其制造工藝方案的科學(xué)性、可行性和適用性，也為后續(xù)同類(lèi)產(chǎn)品的維修提供了參考依據(jù)和新思路。