汽缸空間換點翻轉分析

馬力

在火力發電機組安裝中，汽輪機扣缸前須對其上汽缸進行清理，并進行隔板的檢查、調整及測量等工作。因此，上汽缸要經過翻轉180°的起重吊裝操作(俗稱翻缸)。翻缸工作在汽輪機吊裝工程中相當重要，尤其在大型汽輪機組安裝中，因汽缸數量較多，形狀復雜且不規則，翻缸操作更為頻繁，要求也更高。雙鉤抬吊在空中將汽缸翻轉通常有空間翻轉法和空間換點翻轉法兩種，空間翻轉法適用于形狀比較規則的缸體，只需在缸體上選擇合適的吊點一次將汽缸抬吊至空間翻轉180°，方法相對簡單。對于形狀不規則的缸體，其前后部分形狀不對稱，尺寸大小不一致，如采用空間翻轉法，很容易造成缸體自行滾翻現象，為了防止發生人身或設備事故，對于形狀不規則的缸體，經常采用空間換點翻轉法。

1 空間換點翻轉法

空間換點翻轉法，一般是由橋式起重機的主鉤在缸體的前端左右對稱地選取兩個吊點;副鉤在缸體的另一端，根據汽缸的形狀選取一個或兩個吊點，然后將汽缸抬吊至空間作縱向翻轉;待缸體翻轉90°時，更換副鉤吊點在缸體上的系結部位后，再將缸體翻轉至180°。

1.1 千斤繩和吊點的選擇及千斤繩的系結方法

千斤繩選取時其繩徑的大小要根據汽缸的重量經過科學的計算，安全系數不得小于10，長度根據現場作業條件及汽缸的尺寸決定。主鉤上選擇合適直徑、長度的千斤繩一根，將千斤繩的中心系掛在主鉤上，使兩段等長并使兩個繩套向下，用卡環將兩個繩套與吊裝扁擔中間的吊環可靠連接，然后將兩根隨扁擔一起來的千斤繩分別掛在扁擔的吊耳和汽缸前端的吊耳上，并用卡環將千斤繩連接可靠。副鉤上也選擇合適直徑、長度的千斤繩一根，將千斤繩的中段系掛在副鉤上，使兩段的長度不等并使兩個繩套向下，將長的一段串繞過汽缸后部的兩個導汽孔，用卡環將兩段長短千斤繩的繩套連接在一起。

1.2 翻缸方法

開動橋式起重機，主、副鉤同時起升，將汽缸吊離地面約為0.5 m時，主鉤繼續提升，副鉤停止動作，并配合主鉤作間斷性的起升或下降，以保持缸體的最低點離開地面約0.5 m高。隨著主鉤的起升，汽缸的前端逐漸向上移動，汽缸的后部最低點保持離地面0.5 m左右。當汽缸平面與地面垂直時，主鉤停止起升，副鉤單獨作下降動作，讓缸體的重心逐漸轉移至與主鉤系結點在同一條垂線上，副鉤卸載，解除卡環。將吊裝在主鉤上的汽缸繞主鉤與汽缸重心的垂直線旋轉180°，使汽缸平面轉至副鉤千斤繩。把副鉤千斤繩的兩個繩套分別掛在汽缸后部左右兩側的吊耳上。進行第二步繼續翻轉，起升副鉤，使缸體重心由原來與主鉤系結點垂直線重合的位置轉化至在主、副鉤系結點作用線之間，停止副鉤起升，主鉤連續下降，將汽缸平面逐漸放平。

2 系結點的正確選擇

采用雙鉤抬吊空間換點翻轉法翻缸的主要關鍵是：翻缸前，正確掌握缸體的重心;翻缸時，正確選擇主鉤的系結點和副鉤換點前后的系結點位置。圖1是汽缸平面向下兩種不同的系結點選取方法示意圖。兩者都是為了完成翻缸任務，區別是選擇缸體上吊點的不同位置作為系結點。

圖1a)中要使汽缸順利翻轉180°，按前述方法即可。

對于圖1b)的汽缸翻轉過程，可用圖2詳細說明。

圖2是汽缸平面向下利用四個吊耳翻轉的重心和主鉤系結點分析示意圖。首先由主、副鉤同時起升，將缸體吊離地面約為0.5 m;主鉤繼續起升，副鉤停止起升或有時作間斷性調整，保證缸體的最低點既不接觸地面，又不離地面太高。汽缸的前端隨著主鉤的起升而向上移動，當汽缸平面與地面約成60°夾角時，此時缸體重心已接近副鉤系結點的作用線，見圖2a)。顯然主鉤再起升或者副鉤再下降，缸體的重心就會與副鉤系結點的作用線重合在一起(圖1a)不會出現這種情況)。此時，用力的平衡來分析，汽缸的全部重量已由副鉤承擔;主鉤已不再分擔汽缸的重量。如果缸體重心再向順時針方向轉動，偏離副鉤系結點作用線時，假設不考慮副鉤千斤繩與吊耳之間的摩擦力，缸體由于自重的作用，會立即以副鉤系結點為旋轉中心迅速地向順時針方向開始轉動，且速度由慢變快。缸體旋轉工程中，主鉤不可能在短暫的時間內隨著缸體的轉動而迅速起升，千斤繩和系結點之間的距離由AB和BC折線變化為AB'C直線，形成ABC三角形(見圖2b)，圖2c))，三角形的兩邊之和大于第三邊，即AB+BC＞AB'+B'C，而汽缸前后系結點之間的距離是固定不變的，即BC=B'C，因此得出AB＞AB'。由此可見，缸體自行旋轉時，主鉤至系結點之間的距離由AB變為AB'。其距離的縮短，說明在主鉤不起升的情況下，千斤繩發生松寬現象，有可能引起千斤繩脫出吊鉤或吊耳，從而造成重大事故。

3 對空間換點翻轉法的分析

3.1 換點前主副鉤選擇系結點要求

1)主、副鉤系結點應選擇在缸體重心垂直線的兩側;2)主、副鉤系結點之間的連接線在重心垂直線上的交點，必須在缸體重心的上面，最差條件只能與重心重合，絕不能低于重心。

3.2 換點后主副鉤選擇系結點要求

換點后的選擇系結點，主鉤系結點還保持原來的位置，主要是副鉤系結點的選擇。

1)副鉤系結點應選取在缸體重心水平線之下;2)主、副鉤系結點之間的連接線在重心水平線上的交點，必須在缸體重心的翻轉方向一側，絕對不能交在另一側。

4 結語

在實際工程中，因每個汽缸缸體形狀比較復雜，用精確的計算算出重心的位置比較困難，一般都按經驗估計出重心位置，然后根據上述規律來選擇主、副鉤系結點位置。通常主鉤要承擔汽缸的全部重量，因此都使用生產廠家原有吊耳，實際在翻缸中的系結點選擇，都是指副鉤系結點的正確選擇。

只有正確選擇了系結點的位置，才能保證翻缸的順利進行，才能保證不發生安全事故。