卸船機加固改造案例分析

陳文衛

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

在碼頭和港口，最常見的大型機械設備就是卸船機。有些卸船機已經到了報廢時間，假如不采取措施處理可能會引發安全事故。從合理性和經濟性角度出發，采取維修、更換部件或者是結構補強的方式對其予以處理，可延長其使用壽命，降低運行風險。

1 案例背景

某電廠的抓斗式卸船機共有2 臺，位于長江沿岸，如圖1 所示。每一臺抓斗式卸船機的質量都達到了26 t。該廠的卸船機為20 世紀80 年代意大利生產的產品，鋼結構和機械出現了嚴重的老化問題，大梁已經出現明顯的變形，駕駛機構和行走機構屬于超期服役，存在著嚴重的安全隱患。此外，機身多處出現故障，給整個設備的穩定運行帶來了嚴重影響。因此，要采取積極的措施對其鋼結構施工進行加固維修，更換存在故障的部件，以增強其動載剛度，降低結構靜載變形[1]。整機加固處理后，它能夠繼續服役十余年。在開展改造作業任務時，各個部門之間需要通力配合，積極落實部件的調試和安裝作業，確保卸船機的性能恢復如初。

2 改造加固工作的實施

2.1 確定加固及其改造的工作范圍

在項目施工過程中，聘請具有超高專業技術水平的專家設計加固維護方案，使加固方案具有較強的科學性和實用性。從專業角度出發，全面分析加固改造方案的可行性和合理性，積極采取切實可行的方式方法，更好地了解項目的主要施工內容和目標。目前，卸船機設備老化、鋼結構存在缺陷多等問題，對卸船機作業的安全性和設備可靠性造成了較大影響，尤其是鋼結構存在較大隱患。根據測試結果進行補強延壽方案的設計，以設計方案為基礎對卸船機進行改造，以確保卸船機整機鋼結構未來十年安全使用。

2.2 加固工作的重點

加固施工過程主要包括兩方面內容，即換新和拆舊。在加固處理老舊的卸船機時，要綜合考慮所有可能發生的情況，防止任何小細節造成嚴重的負面影響。比如：在安裝加固部件時，其質量發生改變會對其正常行走造成影響；需要使用火焰切割、焊接大梁墊板的施工方法，在大量熱量輸入后觀察大梁是否會出現變形；在將陸側和海側加固的門框和門腿安裝好以后，受拉撐力的作用，主尺度是否會發生改變而影響行走輪位置；在更換大梁鉸點的軸套和主銷軸后，要充分考慮大梁的穩定性；在更換結構上的螺栓時，是否會給整體結構的穩定性造成影響等[2-3]。對于這些可能發生的問題，要事先準備好應急預案，否則稍有疏忽就可能引發嚴重的安全事故。所以，施工人員要對施工方案進行全面的論證和分析，確保其能夠安全施工。在加固施工時，要高度重視表1 中的內容，使用科學的技術手段落實監控和預防工作，確保整個加固施工的效果[4]。此外，業主單位和施工組織單位要密切配合，深入分析可能會出現的情況，細致評審相關施工方案，確保卸船機在加固處理后能夠煥然一新。

表1 主要施工內容

3 加固過程常見問題分析

3.1 更換絞點軸

鉸點軸更新工作的安全風險系數較大，施工技術復雜，需要制定完善的施工技術預案，以保障其應用效果。將頂升支架焊接在前后大梁鉸點位置處，其中有筋板的位置是頂升的絕佳位置。使用鋼絲繩和吊耳，聯合保護前大梁外伸距離20 m 隔板位置到立柱相應隔板位置。將L 形板焊接在距離承軸梁底面50 cm 位置處，使其滿足相關的施工規范。將卡軸板和軸拆除掉，提升前大梁直到鉸點銅套能夠順利拆除，并使用墊塊逐級保護頂升保護工裝位置。

3.2 大梁軌道精度修復與控制

大梁軌道在成年累月的重載服役后，易出現過軌道接頭振動大、小車車輪啃軌、軌道左右高低差超差以及下拱變形等情況。大梁無法直接放置在地面上，因此需要在空中完成精度維修工作。這是整個工程施工的重難點，需引起高度重視。設計方在模擬試驗后發現，在改善左右軌道高低差和前大梁下拱變形時，使用縮短兩邊工藝拉板長度的方法效果最理想。

在施工各方共同參與下，使用全站儀完成設備檢測工作，精準測量了大量的變形量和尺寸。在精確掌握所有數據后，重新制作了拉板，并完成了調節和更換工作。依據施工技術相關規定嚴格落實每一項工作任務，較好地控制了野蠻施工。所有調節施工結束后，需要精度測量大梁的相關數據信息，使其測量結果與設計標準一致。

3.3 處理門腿加強箱體焊縫隙超差

將三角加強箱體焊接在4 個門腿上，顯著提升了整機結構的穩定性。在安裝施工時，門腿與三角箱體長邊的縫隙比較大，最大裂縫達到6 cm，給焊接施工造成了較大麻煩。如果采取強行組對的方式，會使施工應力過于集中，威脅到門腿下行走輪的位置。因此，需加強箱體從廠家直接制作，在出廠前做好嚴格的檢查工作，使其與設計標準保持高度的統一。在仔細比較上梁尺寸和門腿后發現，門腿變形比較嚴重，但是設計圖紙沒有做出相應的變更。此時，加強箱體已經制作完成。從技術安全和成本角度分析，決定修改組配。裝配基準面由三角箱體長邊來充當，采取堆焊方式修整短邊超差，最終效果比較理想。

3.4 主小車框架結構制作、更換

（1）主小車制作。按照圖紙進行小車架的焊接、安裝等工藝，控制小車在長期工作中出現的形位公差，保證小車投用后運行穩定、車架勻正、不發生三條腿和啃軌現象，降低故障率。

（2）小車架上未注焊縫。按同類焊縫施焊要求，必須按照AWS D1.1 對焊縫進行檢驗工作。所有焊縫必須光滑，沒有凹陷，沒有突變。明細表中的尺寸僅供參考，準確尺寸由放樣確定。

（3）小車架必須整體焊接完并消除殘余應力后再進行整體加工，尺寸公差和形位公差必須達到圖紙的要求。如果達不到要求，投標方必須重新制作。制作框架時，應充分考慮水平輪的安裝高度，以防水平輪盤與壓板螺栓間出現磨損。

（4）車輪裝配和水平輪裝配，按照圖紙尺寸、要求裝配。

（5）主小車更換包括舊小車拆除、新小車吊裝、滑輪、水平輪、行走輪及導繩輪等零部件的拆卸和安裝等；小車檢修平臺、欄桿的制作安裝。

4 解決辦法

4.1 高度重視事前的項目策劃

老舊設備的加固可能會有突發情況出現，為了避免互相推卸責任，需要與業主充分溝通，理清項目的工作范圍。如果只負責鋼結構部分的改造項目，那么施工中電氣、液壓裝置的拆除與恢復工作，建議全部由業主負責，工作界面清晰。

根據技術規格書與設備檢測報告，需要到施工現場進行充分的考察測量，制定每個改造的具體施工方案，確保施工組織設計完備。比如，在設置高空作業方案時，要將登高車和腳手架準備好。制定吊裝方案的過程中，小車架的吊裝方案需確定室內維修行車的起重量起升高度和其他的輔助工裝[5]。箱體和司機室軌道的吊裝更換方案需確定汽車吊的噸位和停車位置，確保每個裝置都能吊裝到位。

4.2 嚴格過程中的質量控制

施工過程中，需做好施工過程的質量管理和施工技術管理工作。預制結構件必須符合圖紙要求與現場實際情況（每臺機情況都會有所不同），確保施工現場的順利安裝。要做好現場施工數據跟蹤，如項目中大梁和門腿焊接前進行原始數據比較。施工過程中質檢人員嚴格控制施工工藝，及時觀測其變形情況，防止出現返修的問題，將陳舊設備的損傷降到最低。

5 結語

此類項目施工過程中，需要設計方與施工方全力協調和配合，群策群力，為打造精品工程不斷努力，才能最終確保整體加固效果和質量。該工程項目在預訂時間之內完成施工，并通過了特種設備管理部門的驗收，工程施工的經驗和程序可為今后同類型工程施工提供一定的參考。在長江生態保護政策的制約下，沿岸碼頭陳舊卸船機加固改造項目逐漸增加，陳舊設備的改造升級工程困難重重，專業性要求比較高，施工環境惡劣，改造施工難度系數較大。因此，在開展改造施工任務時，要做好綜合預判和整體管控工作，對施工方案的經濟性和可行性進行全面論述，嚴格落實各項施工任務，以提升卸船機的改造質量和水平。