斗輪堆取料機配重結構改造與實施

駱尚杰

廣州港股份有限公司新港港務分公司

1 引言

廣州港股份有限公司新港港務分公司一臺懸臂式斗輪堆取料機(以下簡稱斗輪機)限于碼頭空間，其配重采用鋼絲繩牽引配重塊形式。配重系統由1個固定配重及1個重約45 t的活動配重構成(見圖1)。變幅機構卷筒通過變幅鋼絲繩使得臂架俯仰，通過2條配重升降鋼絲繩帶動活動配重沿配重架的導軌上下活動。

該機配重結構已使用近8年，升降鋼絲繩直徑磨損近7%，即將達到報廢標準，且鋼絲繩內部無法觀測，因此存在鋼絲繩斷裂的安全隱患。一旦其中1條配重升降繩斷裂，活動配重將發生傾斜，可能卡在導軌之間[1]。若操作司機未發現升降繩斷裂而繼續作業，另外1條鋼絲繩的受力將翻倍甚至更大，發生損傷甚至斷裂，活動配重下墜，整機可能會發生傾覆，造成機毀人亡事故。因此需要更換配重升降鋼絲繩，同時改造配重系統，提高設備安全性能。

1.臂架 2.前拉桿 3.斜支架 4.立柱 5.后臂架 6.固定配重 7.活動配重 8.配重鋼絲繩繩 9.變幅鋼絲繩圖1 配重結構示意圖

2 改造方案

該斗輪機配重結構存在的主要問題是，配重升降鋼絲繩只有2條。為提升安全性，對該斗輪機活動配重升降鋼絲繩纏繞系統進行改造，將活動配重升降鋼絲繩的根數變為4條，并在每2條鋼絲繩之間加裝平衡梁以作斷繩保護(見圖2)。

1.配重升降繩 2.活動配重 3.平衡梁 4.斷繩保護器圖2 鋼絲繩纏繞系統圖

對鋼絲繩纏繞系統的關鍵改進如下：

(1)拆除原斜支架左、右2根桿件頂部2個平衡滑輪，更換為2根平衡梁，每根平衡梁穿2根鋼絲繩。

(2)拆除舊配重升降繩(2根，直徑36 mm，長度70 m)，更換為新升降鋼絲繩(4根，直徑36 mm，長度30 m)，連接活動配重箱和斜支架。

(3)立柱頂部安裝斷繩保護器，若該處平衡梁的2根鋼絲繩斷裂1根，平衡梁保護繩可拉住平衡梁，起斷繩保護作用。

(4)活動配重箱上方鋼絲繩吊耳不變，但對支座做適當加固。

3 施工方案與安全校核

本項目的施工涉及對斗輪機主體構件的吊裝，若工藝不當，則可能造成結構件及鋼絲繩斷裂甚至整機傾覆、機損人亡的事故，因此需要對工藝進行詳細的制定，避免發生安全事故[2]。

更換配置鋼絲繩需要吊起后方45 t活動配重，臂架部分和斗輪部分也需一并吊起才有可能確保平衡。為了保證安全，需進行穩定性校核(見表1)。

表1 穩定性校核計算

除去活動配重、臂架及斗輪部分后，門座、立柱及后臂架等部分合成質心為-3.1 m，而大車軌距為7 m(后側路軌坐標為-3.5 m)，因而合成質心落在大車路軌之內，更換鋼絲繩時整機是穩定的。

為了確保施工平穩，在前臂架頂升與活動配重起吊過程中，慢速放松臂架變幅鋼絲繩，預先讓臂架底部緩慢擱置在防風支架上；用吊車慢速起吊活動配重，臂架自然緩慢下落，防風支架受力逐步自然增加。同時需要考慮因吊車鋼絲繩斷裂、油缸失壓等各種原因而發生吊鉤和活動配重突然下墜、造成整機傾翻的意外情況。為保證意外發生時，整機依然保持平衡，需增加臨時的活動配重保險繩(件200)連接活動配重與斜支架，增加臨時的斜支架保險繩(件201)連接立柱及斜支架(見圖3)。

100.防風支架(胎架) 101.門座 102.吊車 200.配重保險繩201.斜支架保險繩圖3 施工方案示意圖

為確保臨時保險繩在出現意外時能及時、有效、安全地產生作用，臨時保險繩不能過于松弛。因此應預先進場測量所需要的保險繩長度，并合理設計結構，張緊保險繩。

鑒于以上的分析和計算，提出以下施工方案：

(1)斜支架上部焊接配重升降繩、平衡梁限位繩相關的支座及吊耳。

(2)在立柱頂部及斜支架上部焊接吊耳、支座，安裝斜支架臨時保險繩。

(3)在配重箱頂部及斜支架上部焊接吊耳、支座，安裝配重臨時保險繩。

(4)將大車行走到錨定位置。

(5)利用變幅機構慢速下降臂架，使臂架底部緩慢地落在防風支架上。

(6)用吊車慢速起升活動配重，臂架自然下落，最后完全擱置在防風支架上。

(7)預緊斜支架臨時保險繩和活動配重臨時保險繩。

(8)拆除2根配重升降舊鋼絲繩，安裝4根配重升降新鋼絲繩及其平衡梁。

(9)利用吊車下降活動配重。

(10)安裝4根平衡梁限位鋼絲繩，連接斜支架及平衡梁。

4 結語

本項目對采用活動配重平衡的斗輪堆取料機的配重鋼絲繩纏繞系統進行改造，將原來的2條配重繩改造為4條，并安裝平衡梁和斷繩保護器。由于項目的施工可能影響整機穩定性，因此對施工步驟進行分析和計算，提出了穩定、安全的施工方案，并依據該方案順利、安全地完成了改造，可為其他類似設備的改造提供參考。