五強溪擴機工程2×500t橋式起重機安裝與負荷試驗

王建新，楊 濤，譚毅強

（五凌電力有限公司五強溪水電廠，湖南 沅陵 419600）

1 前言

五強溪水電站位于沅水干流中下游，湖南沅陵縣境內，上游距沅陵縣城73 km，下游距常德市130 km。五強溪電站原有裝機1 200 MW(5×240 MW)，保證出力262.7 MW，多年平均發電量53.29 億kW·h，年利用小時數4 441 h，水量利用率80.94%。五強溪水電站擴機工程為岸邊式廠房，總裝機500 MW，裝機2 臺，年利用小時數為1 117 h，多年平均年發電量為5.583 億kW·h。擴機工程主廠房內布置有1 臺QE2×500 t-33.5 m 橋式起重機，主廠房橋機額定起重量為2×500 t，屬于額定起重量超過300 kN（30 t）的起重設備安裝工程，為超過一定規模危險性較大分部分項工程。主廠房橋機主要技術參數、主要結構件重量及外形尺寸表見表1、表2 所示。

表1 QE2×500 t-33.5 m 橋式起重機技術參數

2 主廠房橋機安裝工藝

2.1 主廠房橋機安裝工藝流程

根據五強溪擴機工程主廠房及周邊環境實際情況，進行工藝分析，編制施工工藝流程，如圖1 所示。

圖1 主廠房橋機安裝工藝流程圖

2.2 橋機重大件卸貨

橋機主梁II 尺寸約為33.5 m（長）×3.2 m（寬）×4.05 m（高），重約100 t，是其中的最大件；主梁I與其尺寸相當，重約100.5 t,是其中的最重件。

廠房橋機主梁部件到貨后，直接運輸至安裝間左塊（實際安裝地點），采用260 t 履帶吊進行卸車，卸車后為保證附件的正常安裝，主梁底部墊1.0 m高支墩，方便橋機安裝電動葫蘆、司機室掛架等附件。卸車時布置具體如圖2、圖3 所示。

圖2 橋機主梁卸車平面示意圖

圖3 橋機主梁卸車起吊示意圖

260 t 履帶吊吊裝分析：

卸車時最大件重量為橋機主梁Ⅱ到貨重量，其重量為97.5 t（主梁Ⅱ重量91 t，小車軌道重量4.5 t，電動葫蘆軌道重量2.0 t），起吊主設備選用中聯重科ZCC2600 履帶吊，選取工況作為主臂(HB)工況，起吊臂長度32 m，全轉臺配重和全車身配重，作業半徑10 m，在10 m 作業半徑時吊裝高度為33.0 m，履帶吊吊裝能力為123.9 t，吊裝滿足要求。

2.3 橋機重大件吊裝順序

根據橋機設備廠家設計圖紙，橋機主梁Ⅰ（司機室梁）布置在廠房右側（面對下游方向，后同），主梁Ⅱ（電動葫蘆梁）布置在左側，司機室布置在主梁Ⅰ下方，位于上游側，電動葫蘆布置于主梁Ⅱ底部軌道上。為減少起吊重量，行走臺車與主梁分開吊裝，橋機安裝順序為：吊裝橋機Ⅱ號主梁（電動葫蘆梁）所屬行走臺車→吊裝橋機Ⅱ號主梁（電動葫蘆梁）→吊裝Ⅰ號主梁（司機室梁）所屬行走臺車→吊裝Ⅰ號主梁（司機室梁）→吊裝橋機小車（2 臺）。

橋機Ⅱ號主梁吊裝完成與行走臺車聯接后，使用鏈條葫蘆將其向左側移動至適合位置，給Ⅰ號主梁留出吊裝空間。橋機Ⅰ號主梁吊裝完成后，使用端梁將其與Ⅱ號主梁組裝成整體橋架，檢查各項尺寸合格后再吊裝2 臺小車。

2.4 橋機重大件吊裝

根據工程實際進度，安裝間的結構特點，橋機的各部件在安裝間左塊EL77.15 m 平臺布置260 t 履帶吊的方式進行吊裝。主要構件包括：小車、主梁Ⅰ（司機室梁），主梁Ⅱ（電動葫蘆梁），其中將主梁、小車軌道、電動葫蘆及其軌道、平臺、欄桿樓梯在安裝間左塊組裝完畢，組裝后最重件是主梁Ⅱ（電動葫蘆梁），重量為102.60 t。考慮1.1 倍動載系數，廠房橋機安裝起重重量最重為112.86 t。其它小結構件，采用上游側布置的塔機進行吊裝。吊裝主設備選用中聯重科ZCC2600 履帶吊，選取工況作為主臂(HB)工況，起吊臂長度32 m，全轉臺配重和全車身配重，作業半徑10 m，在10 m 作業半徑時吊裝高度為33.0 m，吊裝能力為123.9 t，ZCC2600 履帶吊吊裝能力大于最重橋機大梁起重重量112.86 t，吊裝滿足要求。主梁與小車吊裝分析如下：

（1）主梁吊裝分析

根據260 t 履帶吊計算分析，作業半徑從7～10 m，吊裝能力從123.9～163 t 之間。吊裝高度以最大作業半徑10 m 分析，當吊車主臂長度為32 m，吊裝最大作業半徑為10 m 時，起升高度為33.0 m。260 t站車地面高程為77.15 m，軌道頂面高程為91.00 m；橋機梁吊耳至軌面高度為3.22 m；鋼絲繩長度為14 m，雙股，同時計算夾角影響后鋼絲繩垂直距離為6.3 m；吊鉤長度為2.18 m，吊裝余量高度為7.45 m，綜上所述，吊裝高度滿足橋機主梁吊裝要求。橋機主梁吊裝示意如圖4 所示。

圖4 廠房橋機主梁吊裝示意圖

（2）小車吊裝分析

橋機小車在安裝間進行裝配，裝配完成后整體吊裝，吊裝時不含鋼絲繩及吊鉤，單個小車整體起吊重量為70 t。橋機小車吊裝經計算分析，作業半徑從7～14 m，吊裝能力從82.5～163 t 之間。吊裝最大作業半徑為14 m 時，主臂起升高度為32.0 m。

260 t 履帶吊站車地面高程為77.15 m，軌道頂面高程為91.00 m；橋機小車吊耳至軌面高度為4.66 m，鋼絲繩長度為14 m，雙股，同時考慮夾角影響鋼絲繩垂直距離為6.1 m；吊鉤長度為2.18 m。吊裝余量高度為5.21 m，綜上所述，吊裝高度滿足橋機小車吊裝要求，橋機小車吊裝示意如圖5所示。

圖5 廠房橋機小車吊裝示意圖

3 橋機負荷試驗前提條件

3.1 負荷試驗前檢查項目

橋機機械、電氣設備全部安裝完畢，并符合有關設計、制造、安裝等技術條件，才可進行復核試驗階段。復核試驗前對橋機進行至少且不限于下述檢查和試驗項目：（1）橋機軌道的安裝檢查；（2）橋機主梁的平直度、平行度及主要尺寸檢查；（3）電機和限位開關的試驗；（4）吊鉤極限位置、起吊高度檢查；（5）電氣保護與安全防護裝置的動作試驗；（6）綜合監測系統的調整和試驗；（7）制動系統動作試驗；（8）靜載試驗；（9）動載試驗；（10）試運行試驗；（11）橋機的過負荷保護接點、行程限位開關、抱閘、鎖定等調試；（12）橋機大梁剛度在全負荷起吊過程中予以嚴密監視并測量實際的撓度值備案；（13）設備廠家規定的其它試驗。

3.2 試驗場地環境要求

清除一切有礙安全運行的障礙物，并在滑線處及危險處懸掛警告牌，必要時設遮攔或監護人，為保證試驗的有效可靠，試驗現場須滿足以下條件：（1）試車場地：安裝間左塊；（2）環境溫度：-3℃～+36℃；（3）試驗時瞬時風速小于8.3 m/s；（4）橋機負荷試驗大車的運行區域根據工程施工的實際情況確定。

3.3 試驗前準備工作

（1）試驗吊繩編制和配重準備；（2）對橋式起重機進行清掃，清除大車、小車軌道兩側的所有雜物；（3）檢查橋式起重機各處的連接螺絲是否堅固，檢查在大車、小車的壓緊螺絲是否緊固；（4）對試驗場地進行清掃，清退與試驗無關的設備、材料等；（5）對試驗用的工器具、吊具進行檢查合格；（6）安裝橋式起重機試驗時測量的儀器和設備，并檢查合格；（7）各部位檢測人員已就位，在試驗場地設置安全警戒；（8）檢查消防設施的配置應符合要求；（9）橋機試驗用電源及各部照明滿足試驗要求；（10）大車軌道兩端部已焊設臨時擋塊（或已安裝車檔）。

3.4 橋機負荷試驗流程

橋機負荷試驗流程如圖6 所示。

圖6 橋機負荷試驗流程圖

3.5 負荷試驗載荷統計及荷載方式

（1）負荷試驗載荷計算見表3。

表3 橋機負荷試驗載荷計算表

（2）負荷試驗荷載方式

本試驗共采用A、B 兩種尺寸吊籃，每個尺寸吊籃各2 件，共計4 件，負荷試驗采用吊籃裝載鋼筋進行，吊籃及鋼筋裝載如圖7。吊籃設計階段應根據吊籃受力情況進行吊籃主要結構受力校核。

圖7 吊籃及鋼筋裝載圖

4 橋機負荷試驗程序

4.1 空載試驗

起升機構正反轉，空運轉各0.5 h；小車運行機構沿橋架全行程往返3 次；大車運行機構在廠房允許范圍內往返3 次；檢查操作手柄的操作方向與起重機各機構的運轉方向是否一致；檢查電動機的運行是否平穩，三相電流是否平衡；檢查制動器動作是否靈活，有必要進行適當調整；檢查鋼絲繩是否纏繞正確，且無異常振動和噪聲；檢查電氣設備是否正常，電氣設備應無異常發熱現象，控制器的觸頭應無燒灼現象；檢查限位開關、保護裝置、聯鎖裝置及繼電保護元件動作是否正確可靠；檢查各潤滑油路是否暢通，軸承溫度是否正常，且不得超過70℃。

4.2 單臺小車主起升75%及100%載荷試驗

將吊籃放置在安裝間試驗小車主鉤正下方位置，將另一臺小車開至軌道盡頭，試驗小車盡量靠近跨中，測量兩根主梁跨中的上拱度并記錄，然后用小車吊鉤起吊75%額定載荷(375 t)試重，緩慢升離地面200 mm，再次測量主梁上拱度并計算其下撓度。整定荷重顯示器使其與實際起吊重量一致。操作吊鉤以各個檔位在允許行程內往返3 次、操作小車從低至高各個檔位在允許行程內運行3 次、操作大車從低至高各個檔位在允許行程內運行3 次，檢查各部件運行正常，測量起升、大小車行走電機參數及運行速度，檢查制動正常。另一臺小車主起升75%載荷試驗以同樣方式進行，兩臺小車100%載荷試驗程序與75%載荷試驗程序一致。

4.3 單臺小車主起升110%動載試驗

關閉荷重報警及保護裝置，緩慢提升1.1 倍額定載荷（550 t）離地面200 mm，檢查制動靈活可靠，檢查主梁撓度。操作主鉤以各檔位在允許行程內重復進行啟動及制動，檢查制動距離，吊鉤試驗完成后，分別操作大小車以各檔位在允許行程內重復進行啟動及制動。起重機各機構的動載試驗應先分別進行，禁止聯動。

4.4 單臺小車主起升125%靜載試驗

做靜載試驗前，應將起升機構載荷限制器過載保護功能旁路，在試驗后應立即恢復。將小車開至跨中，緩慢提升1.25 倍額定載荷（625 t）吊籃離地面100～200 mm，持續時間不少于10 min，檢查主梁下撓度。緩慢卸載負荷，再次空載后測量主梁上拱度并與試驗前比較，確認有無永久變形檢查橋機各處是否有開裂、永久變形、油漆剝落等現象，檢查各部件無影響橋機正常運行的損壞，檢查各連接件是否松動或損壞，檢查結果均需正常。

4.5 雙小車主起升及大小車載荷試驗

將吊籃放置在橋機正下方位置，操作2 臺小車盡量靠近跨中，測量2 根主梁跨中的上拱度，根據50%、75%、100%、110%、125%不同試驗等級裝配試重，測量橋機載重后的主梁跨中上拱度。各等級負荷試驗程序與檢查項目與對應比例的單小車負荷試驗相同。

5 結語

五強溪擴機工程主廠房QE2×500 t-33.5 m 橋式起重機為國內目前最大的雙小車橋機之一，在大型橋式起重機安裝與試驗工作中有典型參照作用，可為類似大中型橋機安裝與負荷試驗提供經驗。