黃金坪水電站主廠房橋機負荷試驗

李 貴 吉

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定　626001)

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黃金坪水電站主廠房橋機負荷試驗

李 貴 吉

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川 康定626001)

摘要：黃金坪水電站主廠房安裝1臺350 t+350 t/25 m橋式起重機，負責主機設備的吊裝工作。負荷試驗是橋機安裝后檢驗橋機質(zhì)量的必要步驟，但因其試驗為一次性，往往成本高且試驗所用吊籠、配重的選擇和制作等都具有相當大的投入和難度。結(jié)合黃金坪水電站現(xiàn)場實際，通過優(yōu)化負荷試驗配重及吊具，采用電站壓力鋼管制作用的鋼板作為配重塊，設計了鋼托架和專用鋼絲繩吊具，提高了試驗的安全性，節(jié)約了工程成本，對其它同類型電站橋機負荷試驗具有一定的參考價值。

關鍵詞：黃金坪水電站；橋機；負荷試驗；配重

1概述

黃金坪水電站壩址位于四川省大渡河中上游康定市姑咱鎮(zhèn)境內(nèi)，上游與規(guī)劃的長河壩水電站尾水相接，下游與瀘定水電站水庫相接，為大渡河干流規(guī)劃22個梯級中的第11個梯級電站。

黃金坪水電站左岸主廠房350 t+350 t/25 m橋式起重機為電動、雙梁、雙小車橋式起重機，由杭州華新機電工程有限公司制造。橋機負荷試驗的目的是對橋機的制造、安裝質(zhì)量進行全面的檢查驗收，以保證橋機在后期機電設備安裝中的安全和可靠。

2負荷試驗方案的選擇

廠房橋機肩負著機電設備安裝的使命，橋機負荷試驗對電站機電安裝工作起著重要作用。橋機安裝后的負荷試驗歷來都是大型橋機試驗需要解決的技術難題，同時也是橋機安裝成本控制的關鍵點。

經(jīng)過多年經(jīng)驗的積累，橋機負荷試驗方案也形成了多種，主要是在配重塊及吊裝工具的選擇方面存在差異。配重塊可以選擇鑄鐵配重、混凝土塊配重、鋼筋配重等，吊裝工具則為定制的鋼吊籠、鋼絲繩等。對于小型橋機，由于起吊重量小，配重少，一般都采用施工期鋼筋進行配重；但對于大型橋機，因其起重量大，配重塊和吊具的選擇就要經(jīng)過嚴格的設計和計算。由于配重塊在橋機安裝投運前只使用一次，投運后一般不再做負荷試驗，所以，從經(jīng)濟方面考慮配重塊的選擇就顯得格外重要。

2.1原方案安全及成本分析

黃金坪水電站橋機負荷試驗之原設計方案是采用混凝土墩作為配重塊，每個混凝土墩重約20～30 t，用2對鋼絲繩和卸扣掛裝，混凝土墩在黃金坪水電站使用后，運輸至上游的長河壩水電站重復使用。電站橋機設計要求的最大試驗負荷為875 t，需制作約3 m×3 m×3 m的混凝土墩，單個混凝土墩重約23 t。按照試驗要求，需要制作約30個混凝土墩。

原方案的主要缺點：

(1)混凝土墩制作周期長，需要內(nèi)設鋼筋網(wǎng)、預埋吊耳、混凝土立模和拌制等工序，制作及等強時間長，需要較大的制作及堆放場地；

(2)混凝土墩配重的試驗方案安全性不高。每個混凝土墩要用鋼絲繩掛在掛鉤上，吊鉤上的鋼絲繩數(shù)量多，壓股、易斷裂且鋼絲繩都掛在鉤上受力不均，易造成事故；

(3)混凝土墩施工成本高。如果以每個混凝土墩設計兩個吊點、選用單根鋼絲繩吊裝，根據(jù)經(jīng)驗公式，需要選擇直徑60 mm 的鋼絲繩，長度20 m 左右。另外，每個混凝土墩需要配置35 t 級別的卡扣2 個。

(4)若采用混凝土墩，其后期存放與處理困難，由于其體積大，運輸成本高。

考慮到混凝土墩密度小、體積大，在吊裝中受擠壓容易破碎，同時，外側(cè)混凝土墩的鋼絲繩角度太大，對負荷試驗的安全影響大。混凝土配重塊的制作周期、場地擺放、運輸?shù)纫啻嬖诤艽蟮碾y度，對現(xiàn)場安裝進度影響大。

2.2優(yōu)化方案

在實施過程中，業(yè)主組織設計、監(jiān)理及施工單位召開專題會討論，提出了優(yōu)化方案。

電站壓力鋼管的制作材料為厚度為28～32 mm，寬1 500～2 500 mm，長10 120 mm的鋼板，總重量約2 000 t，正好在負荷試驗期間運抵現(xiàn)場，滿足負荷試驗需要的配重塊重量。因此，根據(jù)要求我們提出改變施工方案、采用鋼板作為配重進行負荷試驗。

該方案技術要點如下：

(1)試驗用的鋼托架制作：鋼托架用于支撐鋼板，托架尺寸比壓力鋼板稍大，托架的強度要滿足最大負荷下鋼板的承重。托架的吊點設置在4個角附近，吊點處焊接鋼管及護板。

(2)鋼絲繩的選擇：所選擇的鋼絲繩直徑為120 mm，單根鋼絲繩長50 m，共4根。鋼絲繩纏繞在托架上，鋼絲繩由廠家定做，為閉環(huán)結(jié)構(gòu)，不需要卡扣聯(lián)接。

(3)托架腹板厚20 mm，翼板厚16 mm，箱型梁采用焊接結(jié)構(gòu)。對鋼絲繩托架相交處進行加固和圓滑處理，以避免對鋼絲繩的損傷。

3負荷試驗

黃金坪水電站350 t+350 t 雙小車橋機現(xiàn)場試驗包括主鉤的空載試驗、大小車行走試驗、靜負荷試驗及動負荷試驗。

3.1試驗程序及流程

(1)試驗的準備工作：編制試驗方案及技術交底，試驗人員的組織及培訓，試驗儀器及工器具的準備，橋機各部位的檢查，配重鋼板的倒運，成立現(xiàn)場指揮部。試驗前，制造廠家的機械、電氣工程師均提前到位，以便應對試驗中出現(xiàn)的緊急狀況。

(2)空負荷試驗：通過空載試驗，調(diào)試橋機電氣、機械部件運行正常。

(3)負荷試驗；包括50%靜載荷試驗、50%動載荷試驗、75%靜載荷試驗、75%動載荷試驗、100%靜載荷試驗、100%動載荷試驗、125%靜載荷試驗、110%動載荷試驗。

3.2空載試驗

(1)分別空載啟動各機構(gòu)的電動機，確保傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常，三相電流平衡；各制動器能準確、及時的動作，各限位開關及安全裝置動作準確、可靠；同時將1#、2#小車分別開到上、下游跨端用水準儀和鋼板尺測量主梁上拱度，上拱度偏差應滿足規(guī)范要求。

(2)大車在安裝間至機組范圍內(nèi)以不同檔位往返行走三次，車輪無啃軌現(xiàn)象且與軌道接觸良好，主動輪在軌道全長范圍內(nèi)與軌道接觸；車擋、限位可靠，檢查大車不同檔位的速度、制動距離。制動裝置的動作迅速、準確、可靠。

(3)分別運行1#、2#小車在設計允許的范圍內(nèi)以不同檔位上、下往返行走三次，車輪無啃軌現(xiàn)象且與軌道接觸良好，主動輪在軌道全長范圍內(nèi)與軌道接觸；車擋、限位可靠，檢查小車在不同檔位的速度與制動距離。制動裝置的動作迅速、準確、可靠；同時調(diào)試電氣并車裝置是否運行正常。

(4)兩小車起升機構(gòu)上升、下降運轉(zhuǎn)各半小時，檢查鋼絲繩纏繞是否正確；檢查上限位和下限位裝置動作可靠，測量不同檔位上升、下降的速度和不同檔位下降的制動距離。制動裝置的動作應迅速、準確、可靠，電氣保護與安全保護裝置的動作應正確可靠。

(5)空載試驗的同時，檢查電氣設備無異常發(fā)熱現(xiàn)象，控制器的觸頭無燒灼現(xiàn)象；大、小車行走時，導電裝置平穩(wěn)、無卡阻、跳動及嚴重冒火現(xiàn)象。

(6)所有機械部件運轉(zhuǎn)時，無沖擊聲和其他異常聲音；機構(gòu)運行平穩(wěn)，無異常現(xiàn)象；運行機構(gòu)啟動或停止時主動車輪不應有明顯的打滑，起動和制動正常可靠，限位開關動作正確；運轉(zhuǎn)過程中制動閘瓦全部離開制動輪，無任何摩擦。

(7)操作方向與起重機構(gòu)運轉(zhuǎn)方向一致；所有齒輪和軸承具有良好的潤滑，軸承溫度不得超過65 ℃；檢查車輪踏面和軌道接觸印痕是否偏向外側(cè)；試運行有無啃軌現(xiàn)象。起重機駕駛室內(nèi)的噪音小于80 dB。

3.3靜負荷試驗

靜負荷試驗的目的是檢驗橋機各部件和金屬結(jié)構(gòu)的承載能力,試驗荷載包括50%、75%、100%和125%額定負荷。

(1)橋機50%、75%、100%額定負荷靜載試驗。

試驗時，將吊架擺放在橋機起吊中心位置。利用50 t 汽車吊在1#、2#吊架上分別碼放試重塊至包括吊架自重達到50%橋機額定負荷重量175 t(含吊架5 t)。將1#、2#小車開至主梁跨中并切換到電氣并車狀態(tài)，操作1#、2#起升機構(gòu)上升離地約100 mm，檢查吊架的平衡情況，必要時落地重新調(diào)整試重鋼板。起升機構(gòu)由慢至快分四檔起升吊架，再由快至慢分四檔下降吊架，測量和記錄主提升機構(gòu)分四檔起升和下降時的速度以及電機的電壓和電流。隨后上升吊架距地面約500 mm，靜置10 min，測量下滑量和橋機大梁撓度，在全面檢查橋機后，將吊架慢檔下落到地面。75%、100%額定負荷靜載試驗的程序與50%相同。圖1為橋機100%靜負荷試驗照片。

圖1　橋機100%負荷試驗照片

(2)橋機125%的額定負荷靜載試驗。

兩小車開到主梁跨中，利用50 t 汽車吊分別在1#、2#吊架再次加放試重塊至起吊負荷總重達到125%橋機額定負荷。隨后慢速起升125%的額定負荷離地面150～200 mm，停懸時間不少于10 min。如此重復兩次，檢查橋架應無焊縫開裂和永久變形。由于125%靜載試驗為破壞性試驗，試驗時間不宜過長，試驗后要對橋機進行全面檢查(特別是橋架)，因為125%靜載試驗后還將進行110%的動載試驗。

3.4動負荷試驗

動負荷試驗的目的主要是檢查橋機各機構(gòu)及其制動器的工作性能。

(1)橋機50%、75%、100%額定負荷動載試驗。

橋機50%、75%、100%額定負荷動載試驗分別在其靜負荷試驗后進行。橋機在安裝間位置，1#、2#小車開至主梁跨中并切換到電氣并車狀態(tài)，起升1#、2#吊架離地約500 mm，操作兩小車前、后全程往返三次，測量和記錄兩小車分四檔運行時的行走速度、電機的電壓和電流；隨后將大車開至機坑位置，提升機構(gòu)全程起升和下降三次，測量和記錄主提升機構(gòu)分四檔運行時的起升和下降速度及電機的電壓和電流；最后大車在主廠房內(nèi)來回變檔行走三次，測量和記錄大車分四檔運行時的行走速度、電機的電壓和電流。

(2)橋機110%額定負荷的動載試驗。

110%額定負荷的動載試驗在125%的額定負荷靜載試驗后進行，用50 t 汽車吊從1#、2#吊架上吊出一定數(shù)量的試重塊，直至起吊負荷總重為110%額定負荷(1#、2#吊架上的試塊重量為單小車額定負荷的110%)。試驗和測量方法同上，按其工作循環(huán)，試驗時間至少延續(xù)1 h。110%額定負荷動載試驗(只在安裝間范圍內(nèi)進行)的程序及內(nèi)容主要包括：

3.5巖壁梁試驗

在橋機負荷試驗前廠房的巖壁梁全程已經(jīng)具備試驗條件。橋機負荷試驗前，召開了巖壁吊車梁荷載試驗啟動準備前專題討論會。會議要求：橋機50%、75%、100%、110%額定負荷動載試驗的同時配合完成巖壁梁的負荷試驗。

具體流程為：①橋機從安裝間右端向1#機組方向行走(兩小車位于上游側(cè))，橋機大車中心線運行至廠橫0+027樁號時停車，兩小車從上游側(cè)

行走至下游側(cè)；②大車繼續(xù)向1#機組方向運行，當行至廠橫0+54樁號后返回至廠橫0+27處停車，小車從下游行走至廠縱中心線位置后停車，進行測點讀數(shù)、外觀檢查等；③大車返回至起始位置；④進行巖壁吊車梁荷載試驗時，小車從下游行至三縱中心線位置后停車的時間根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)讀取、計算、分析情況確定。

4結(jié)語

黃金坪水電站350 t+350 t雙梁雙小車橋式起重機負荷試驗最終選擇了安全性和經(jīng)濟性更高的托架+壓力鋼板+大直徑鋼絲繩的組合方案。試驗前，通過設計和計算托架結(jié)構(gòu)強度，合理選擇了鋼絲繩直徑、壓力鋼板直徑并將材料運輸至廠房卸貨，不僅提高了試驗的安全性，縮短了試驗周期，同時有效地利用了資源，提高了經(jīng)濟效益。

橋機負荷試驗嚴格按照國家規(guī)范要求進行，系統(tǒng)地檢查了橋機的制造和安裝質(zhì)量，為黃金坪水電站左岸地下廠房4臺機組的安裝提供了重要保障。黃金坪水電站橋機自2013年8月完成負荷試驗至2015年12月廠房機電設備全部安裝完成，橋機主體設備運行良好。

參考文獻：

[1]劉旻,謝守斌. 大崗山水電站橋機負荷試驗方案[J]. 四川水力發(fā)電,2013,32(6):68-70.

[2]譚玉平. 三峽工程左岸廠房1 200 t/125 t橋機負荷試驗[J].水電站機電技術,2003,26(2)：17-21.

(責任編輯：李燕輝)

李貴吉(1984-)，男，四川資中人，工程師，碩士，從事水電站設備管理工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)02-0011-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV53+2;TV731.6

收稿日期:2015-12-31