秦皇島港取料機油缸鋼結構失穩加固與修復

郭勤先

【摘 要】取料機在工作中尾部配重俯仰油缸下鉸點支座梁一側失穩壓潰，對失穩鋼結構原地進行加固，從作業區域移動至維修區域進行修復。

【關鍵詞】鋼結構；加固；修復

一、前言

秦皇島港股份有限公司第七港務公司5號取料機正常取料作業中，尾部配重俯仰油缸下鉸點支座梁一側失穩壓潰，懸臂斗輪搭在煤垛上，在煤垛對大臂斗輪的支撐下暫時平衡了被壓潰一側油缸的支撐力。為了防止事態擴大，首先將取料機原地實施加固支撐，將工藝撐桿焊接在配重架與A字架之間，然后移出取料機至維修工位，將變形斷裂的梁、柱拆除重新制作安裝，并對配重絞點進行更換，最后對原來壓潰的部位進行加固。

二、技術方案可行性計算分析

俯仰單側油缸支撐梁失穩，用工藝支撐代替油缸焊接在配重架與A字架之間進行加固，首先要對取料機整體結構進行分析計算，計算出油缸的受力情況，了解油缸處工藝支撐是受拉力還是受壓力，計算出力的大小，還要校核工藝支撐的穩定性。

如圖2所示，取料機以目前圖示位置擱淺，我們需要在這種情況下進行受力分析計算，首先需要估算合成重心。

下面以斗輪及懸臂為例進行重心位置計算：如下圖所示，斗輪重量G1=45t，重心位置近似為斗輪幾何中心，懸臂重心位置在懸臂中間略靠近絞點一側，重量G2=165t。假設斗輪X、Y方向力臂為x1，y1；懸臂X、Y方向力臂為x2，y2；

x1+x2=24246 ；G1*x1= G2*x2

y1+y2=2479 ；G1*y1= G2*y2

計算得出：x1=19050，y2=19047。

計算出的坐標位置為斗輪與懸臂的合重心位置，同理可以計算出配重三角架與配重的合重心，不再一一計算。

圖2為取料機主要部件的重心位置及力矩圖，根據力矩平衡原理對絞點a點列轉矩方程，假設順時針為正，L1、L2分別為懸臂（斗輪）和拉桿的力矩，可以求出拉桿拉力F。

F*L2-G*L1=0；

已知：L1=27526，L2=14384，G=210；

得出拉桿所受拉力：F=402t

對絞點b列轉矩方程，可以計算出撐桿所受的力F撐，假設順時針為正，L拉、L撐、L重分別為拉桿、撐桿、配重的力臂，F為拉桿拉力、G”為配重架重力。

G”*L重-F拉*L拉+F撐*L撐=0；

已知：L拉=12486，L撐=4138，L重=10278，F=402t，G”=460t。

得出F撐=70t，所以此桿件受壓，需要校核壓桿的穩定性。

已知：壓桿壓力為70t，φ219管壁厚16mm，長度6000mm，材質為Q235B，材料的許用應力[σ]=170MPa

利用STAAD.PRO軟件進行分析

管臨界應力σ=64.8855Mpa<[σ]=170MPa，壓桿的穩定性滿足條件。

三、結構修復

（一）鋼結構檢測、液壓系統檢測

1）對取料機俯仰系統、平衡系統的重點結構和焊縫進行全方位檢查，打磨焊縫，超聲波探傷檢查焊縫是否有開裂現象，結構梁、柱、拉桿是否有變形、各絞點位置是否有卡阻現象。

2）檢查油缸泄漏、液壓鎖是否完好，液壓元件是否安全有效。

（二）加固取料機俯仰系統

1）油缸液壓鎖鎖住。對取料機左右2油缸位置梁柱進行加固處理，防止臂架下沉，事故進一步擴大；

2）用φ219厚壁管代替受損油缸，將三角架主梁與A字架斜柱焊接連接，未受損油缸下絞點支座梁和柱用250工字鋼斜拉焊接加固。

（三）拆除受損油缸并移出取料機

1）利用高空車在油缸上鉸點處焊接頂銷軸胎具，油缸泄壓，用200噸液壓千斤頂拆卸油缸上銷軸，下鉸點連同支座氣割拆除，90噸吊車吊下油缸。

2）取料機尾部配重站90噸吊車桿長36米，回轉半徑18米，負荷5噸。

3）清理取料機斗輪下方的煤炭，清理出夠取料機旋轉的通道，旋轉取料機移出煤垛，移出后的取料機向西行走至維修區域。

（四）支撐配重

1）清理維修部位場地，臂架和配重三角架下方留出支撐架、吊車站位和運輸車輛通道，并預留出20-30米安全區域，設置警戒標識。

2）將取料機移到指定位置，測量懸臂放平時配重箱下平面的高度，使此高度值等于支撐架高度加圓弧支座高度加油鎬高度之和，測量配重箱此時俯視投影位置，確定支架安放位置，并在地面做標記。

3）移開取料機，將組裝好的配重支撐架豎直后安放在標記好的位置。支撐架頂部放置兩臺300噸千斤頂和2個圓弧支座，取料機開回到指定位置，2臺150噸吊車配合使配重位于支架的正上方，吊車抬懸臂使配重向下慢慢靠近支撐架支座。同時頂升300噸油鎬，圓弧支座與配重圓筒緊密接觸后焊接固定。

（五）支撐加固臂架

1）焊接回轉止擋和大車行走止擋，取料機斷電，俯仰油缸泄壓。50噸吊車和高空車配合焊接臨時撐桿（如圖6），防止拉桿結構下垂。

2）斗輪后側和臂架中部各安放一組臂架支撐工裝，用90噸吊車、50噸吊車及叉車配合將支撐架安放到位。支撐架上放置200噸千斤頂將臂架頂起。

（六）更換配重三角架上鉸點

1）搭建平臺并焊接頂銷軸用胎具，在頂部絞點處搭建平臺并焊接頂升胎具。

2）拆除頂部鉸點，同時頂升臂架頭部200噸油鎬，直至消除配重拉桿拉力，拉桿向下垂連接點彎曲后停止頂升。如圖7所示位置50噸吊拉桿1，150噸吊車吊拉桿2、90噸吊車吊銷軸，并配合200噸油鎬將銷軸頂出。

3）更換絞點銅套，用150噸吊車將拉桿吊離配重三角架，用胎具將絞點銅套頂出，利用液氮冷卻安裝新銅套。利用三臺吊車配合安裝新絞點銷軸，安裝完成后拆除頂升胎具及臨時連接板等。

（七）拆除變形斷裂的梁柱，更換配重三角架部分扭曲變形的桿件

1）90噸吊車配合拆除之前受損油缸絞點附件加固用的支撐圓管。焊接和切割部位打磨光滑。拆除右側油缸附近變形、斷裂的梁柱，氣割點打磨平整。

2）氣割拆除注意保留結構部分完好，焊接和切割部位打磨光滑。按要求拼接桿件支撐，按焊接工藝要求施焊，焊縫100%UT探傷。

（八）油缸絞點支座梁、柱現場安裝

1）吊裝新制作的油缸絞點支座梁、柱，由90噸吊車配合安裝就位。經緯儀測量保證兩個油缸下絞點支座孔同軸度。

2）箱型梁拼接時上下翼板和左右腹板對接焊縫不得在同一截面，焊縫相差200mm以上，開坡口焊接。

3）將油缸底座立梁和橫拉梁焊接三角筋板加固。各結構點焊牢固后按焊接工藝要求施焊，焊接焊縫100%UT探傷。

（九）安裝油缸和恢復液壓系統

1）安裝油缸：用90噸吊車吊油缸，油缸鉸點支座處焊接壓裝胎具，用千斤頂將油缸上、下鉸點銷軸頂入，安裝到位。

2）檢查恢復液壓系統，確保各管路和閥體完好暢通。

3.10檢查試車：

臂架俯仰動作不得有異響、卡滯和異常振動現象。

四、結語

俯仰油缸支座及更換的三角架上鉸點現場使用狀況良好，未發現異常情況。5取修復過程中一些技術與方法通過借鑒與轉化已經應用于黃驊港取料機及堆取料機鉸點軸承更換方案中。

【參考文獻】

[1] GB 50661-2011 鋼結構焊接規范