黃金坪水電站主廠房橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)

李 貴 吉

(四川大唐國(guó)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(jī)負(fù)荷試驗(yàn)

李 貴 吉

(四川大唐國(guó)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(tái)350 t+350 t/25 m橋式起重機(jī)，負(fù)責(zé)主機(jī)設(shè)備的吊裝工作。負(fù)荷試驗(yàn)是橋機(jī)安裝后檢驗(yàn)橋機(jī)質(zhì)量的必要步驟，但因其試驗(yàn)為一次性，往往成本高且試驗(yàn)所用吊籠、配重的選擇和制作等都具有相當(dāng)大的投入和難度。結(jié)合黃金坪水電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，通過(guò)優(yōu)化負(fù)荷試驗(yàn)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(shè)計(jì)了鋼托架和專用鋼絲繩吊具，提高了試驗(yàn)的安全性，節(jié)約了工程成本，對(duì)其它同類型電站橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：黃金坪水電站；橋機(jī)；負(fù)荷試驗(yàn)；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(zhǎng)河壩水電站尾水相接，下游與瀘定水電站水庫(kù)相接，為大渡河干流規(guī)劃22個(gè)梯級(jí)中的第11個(gè)梯級(jí)電站。

黃金坪水電站左岸主廠房350 t+350 t/25 m橋式起重機(jī)為電動(dòng)、雙梁、雙小車橋式起重機(jī)，由杭州華新機(jī)電工程有限公司制造。橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)的目的是對(duì)橋機(jī)的制造、安裝質(zhì)量進(jìn)行全面的檢查驗(yàn)收，以保證橋機(jī)在后期機(jī)電設(shè)備安裝中的安全和可靠。

2負(fù)荷試驗(yàn)方案的選擇

廠房橋機(jī)肩負(fù)著機(jī)電設(shè)備安裝的使命，橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)對(duì)電站機(jī)電安裝工作起著重要作用。橋機(jī)安裝后的負(fù)荷試驗(yàn)歷來(lái)都是大型橋機(jī)試驗(yàn)需要解決的技術(shù)難題，同時(shí)也是橋機(jī)安裝成本控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)多年經(jīng)驗(yàn)的積累，橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)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(duì)于小型橋機(jī)，由于起吊重量小，配重少，一般都采用施工期鋼筋進(jìn)行配重；但對(duì)于大型橋機(jī)，因其起重量大，配重塊和吊具的選擇就要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和計(jì)算。由于配重塊在橋機(jī)安裝投運(yùn)前只使用一次，投運(yùn)后一般不再做負(fù)荷試驗(yàn)，所以，從經(jīng)濟(jì)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(jī)負(fù)荷試驗(yàn)之原設(shè)計(jì)方案是采用混凝土墩作為配重塊，每個(gè)混凝土墩重約20～30 t，用2對(duì)鋼絲繩和卸扣掛裝，混凝土墩在黃金坪水電站使用后，運(yùn)輸至上游的長(zhǎng)河壩水電站重復(fù)使用。電站橋機(jī)設(shè)計(jì)要求的最大試驗(yàn)負(fù)荷為875 t，需制作約3 m×3 m×3 m的混凝土墩，單個(gè)混凝土墩重約23 t。按照試驗(yàn)要求，需要制作約30個(gè)混凝土墩。

原方案的主要缺點(diǎn)：

(1)混凝土墩制作周期長(zhǎng)，需要內(nèi)設(shè)鋼筋網(wǎng)、預(yù)埋吊耳、混凝土立模和拌制等工序，制作及等強(qiáng)時(shí)間長(zhǎng)，需要較大的制作及堆放場(chǎng)地；

(2)混凝土墩配重的試驗(yàn)方案安全性不高。每個(gè)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(gè)混凝土墩設(shè)計(jì)兩個(gè)吊點(diǎn)、選用單根鋼絲繩吊裝，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，需要選擇直徑60 mm 的鋼絲繩，長(zhǎng)度20 m 左右。另外，每個(gè)混凝土墩需要配置35 t 級(jí)別的卡扣2 個(gè)。

(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(yùn)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(shí)，外側(cè)混凝土墩的鋼絲繩角度太大，對(duì)負(fù)荷試驗(yàn)的安全影響大。混凝土配重塊的制作周期、場(chǎng)地?cái)[放、運(yùn)輸?shù)纫啻嬖诤艽蟮碾y度，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝進(jìn)度影響大。

2.2優(yōu)化方案

在實(shí)施過(guò)程中，業(yè)主組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工單位召開專題會(huì)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(zhǎng)10 120 mm的鋼板，總重量約2 000 t，正好在負(fù)荷試驗(yàn)期間運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，滿足負(fù)荷試驗(yàn)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(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)。

該方案技術(shù)要點(diǎn)如下：

(1)試驗(yàn)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(qiáng)度要滿足最大負(fù)荷下鋼板的承重。托架的吊點(diǎn)設(shè)置在4個(gè)角附近，吊點(diǎn)處焊接鋼管及護(hù)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(zhǎng)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(duì)鋼絲繩托架相交處進(jìn)行加固和圓滑處理，以避免對(duì)鋼絲繩的損傷。

3負(fù)荷試驗(yàn)

黃金坪水電站350 t+350 t 雙小車橋機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)包括主鉤的空載試驗(yàn)、大小車行走試驗(yàn)、靜負(fù)荷試驗(yàn)及動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)。

3.1試驗(yàn)程序及流程

(1)試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作：編制試驗(yàn)方案及技術(shù)交底，試驗(yàn)人員的組織及培訓(xùn)，試驗(yàn)儀器及工器具的準(zhǔn)備，橋機(jī)各部位的檢查，配重鋼板的倒運(yùn)，成立現(xiàn)場(chǎng)指揮部。試驗(yàn)前，制造廠家的機(jī)械、電氣工程師均提前到位，以便應(yīng)對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的緊急狀況。

(2)空負(fù)荷試驗(yàn)：通過(guò)空載試驗(yàn)，調(diào)試橋機(jī)電氣、機(jī)械部件運(yùn)行正常。

(3)負(fù)荷試驗(yàn)；包括50%靜載荷試驗(yàn)、50%動(dòng)載荷試驗(yàn)、75%靜載荷試驗(yàn)、75%動(dòng)載荷試驗(yàn)、100%靜載荷試驗(yàn)、100%動(dòng)載荷試驗(yàn)、125%靜載荷試驗(yàn)、110%動(dòng)載荷試驗(yàn)。

3.2空載試驗(yàn)

(1)分別空載啟動(dòng)各機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，確保傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，三相電流平衡；各制動(dòng)器能準(zhǔn)確、及時(shí)的動(dòng)作，各限位開關(guān)及安全裝置動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠；同時(shí)將1#、2#小車分別開到上、下游跨端用水準(zhǔn)儀和鋼板尺測(cè)量主梁上拱度，上拱度偏差應(yīng)滿足規(guī)范要求。

(2)大車在安裝間至機(jī)組范圍內(nèi)以不同檔位往返行走三次，車輪無(wú)啃軌現(xiàn)象且與軌道接觸良好，主動(dòng)輪在軌道全長(zhǎng)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(dòng)距離。制動(dòng)裝置的動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確、可靠。

(3)分別運(yùn)行1#、2#小車在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)以不同檔位上、下往返行走三次，車輪無(wú)啃軌現(xiàn)象且與軌道接觸良好，主動(dòng)輪在軌道全長(zhǎng)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(dòng)距離。制動(dòng)裝置的動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確、可靠；同時(shí)調(diào)試電氣并車裝置是否運(yùn)行正常。

(4)兩小車起升機(jī)構(gòu)上升、下降運(yùn)轉(zhuǎn)各半小時(shí)，檢查鋼絲繩纏繞是否正確；檢查上限位和下限位裝置動(dòng)作可靠，測(cè)量不同檔位上升、下降的速度和不同檔位下降的制動(dòng)距離。制動(dòng)裝置的動(dòng)作應(yīng)迅速、準(zhǔn)確、可靠，電氣保護(hù)與安全保護(hù)裝置的動(dòng)作應(yīng)正確可靠。

(5)空載試驗(yàn)的同時(shí)，檢查電氣設(shè)備無(wú)異常發(fā)熱現(xiàn)象，控制器的觸頭無(wú)燒灼現(xiàn)象；大、小車行走時(shí)，導(dǎo)電裝置平穩(wěn)、無(wú)卡阻、跳動(dòng)及嚴(yán)重冒火現(xiàn)象。

(6)所有機(jī)械部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)沖擊聲和其他異常聲音；機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)異常現(xiàn)象；運(yùn)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)或停止時(shí)主動(dòng)車輪不應(yīng)有明顯的打滑，起動(dòng)和制動(dòng)正常可靠，限位開關(guān)動(dòng)作正確；運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中制動(dòng)閘瓦全部離開制動(dòng)輪，無(wú)任何摩擦。

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

3.3靜負(fù)荷試驗(yàn)

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

(1)橋機(jī)50%、75%、100%額定負(fù)荷靜載試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)，將吊架擺放在橋機(jī)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(dá)到50%橋機(jī)額定負(fù)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(jī)構(gòu)上升離地約100 mm，檢查吊架的平衡情況，必要時(shí)落地重新調(diào)整試重鋼板。起升機(jī)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(cè)量和記錄主提升機(jī)構(gòu)分四檔起升和下降時(shí)的速度以及電機(jī)的電壓和電流。隨后上升吊架距地面約500 mm，靜置10 min，測(cè)量下滑量和橋機(jī)大梁撓度，在全面檢查橋機(jī)后，將吊架慢檔下落到地面。75%、100%額定負(fù)荷靜載試驗(yàn)的程序與50%相同。圖1為橋機(jī)100%靜負(fù)荷試驗(yàn)照片。

圖1　橋機(jī)100%負(fù)荷試驗(yàn)照片

(2)橋機(jī)125%的額定負(fù)荷靜載試驗(yàn)。

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(fù)荷總重達(dá)到125%橋機(jī)額定負(fù)荷。隨后慢速起升125%的額定負(fù)荷離地面150～200 mm，停懸時(shí)間不少于10 min。如此重復(fù)兩次，檢查橋架應(yīng)無(wú)焊縫開裂和永久變形。由于125%靜載試驗(yàn)為破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，試驗(yàn)后要對(duì)橋機(jī)進(jìn)行全面檢查(特別是橋架)，因?yàn)?25%靜載試驗(yàn)后還將進(jìn)行110%的動(dòng)載試驗(yàn)。

3.4動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)

動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)的目的主要是檢查橋機(jī)各機(jī)構(gòu)及其制動(dòng)器的工作性能。

(1)橋機(jī)50%、75%、100%額定負(fù)荷動(dòng)載試驗(yàn)。

橋機(jī)50%、75%、100%額定負(fù)荷動(dòng)載試驗(yàn)分別在其靜負(fù)荷試驗(yàn)后進(jìn)行。橋機(jī)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(cè)量和記錄兩小車分四檔運(yùn)行時(shí)的行走速度、電機(jī)的電壓和電流；隨后將大車開至機(jī)坑位置，提升機(jī)構(gòu)全程起升和下降三次，測(cè)量和記錄主提升機(jī)構(gòu)分四檔運(yùn)行時(shí)的起升和下降速度及電機(jī)的電壓和電流；最后大車在主廠房?jī)?nèi)來(lái)回變檔行走三次，測(cè)量和記錄大車分四檔運(yùn)行時(shí)的行走速度、電機(jī)的電壓和電流。

(2)橋機(jī)110%額定負(fù)荷的動(dòng)載試驗(yàn)。

110%額定負(fù)荷的動(dòng)載試驗(yàn)在125%的額定負(fù)荷靜載試驗(yàn)后進(jìn)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(fù)荷總重為110%額定負(fù)荷(1#、2#吊架上的試塊重量為單小車額定負(fù)荷的110%)。試驗(yàn)和測(cè)量方法同上，按其工作循環(huán)，試驗(yàn)時(shí)間至少延續(xù)1 h。110%額定負(fù)荷動(dòng)載試驗(yàn)(只在安裝間范圍內(nèi)進(jìn)行)的程序及內(nèi)容主要包括：

3.5巖壁梁試驗(yàn)

在橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)前廠房的巖壁梁全程已經(jīng)具備試驗(yàn)條件。橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)前，召開了巖壁吊車梁荷載試驗(yàn)啟動(dòng)準(zhǔn)備前專題討論會(huì)。會(huì)議要求：橋機(jī)50%、75%、100%、110%額定負(fù)荷動(dòng)載試驗(yàn)的同時(shí)配合完成巖壁梁的負(fù)荷試驗(yàn)。

具體流程為：①橋機(jī)從安裝間右端向1#機(jī)組方向行走(兩小車位于上游側(cè))，橋機(jī)大車中心線運(yùn)行至廠橫0+027樁號(hào)時(shí)停車，兩小車從上游側(cè)

行走至下游側(cè)；②大車?yán)^續(xù)向1#機(jī)組方向運(yùn)行，當(dāng)行至廠橫0+54樁號(hào)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(jìn)行測(cè)點(diǎn)讀數(shù)、外觀檢查等；③大車返回至起始位置；④進(jìn)行巖壁吊車梁荷載試驗(yàn)時(shí)，小車從下游行至三縱中心線位置后停車的時(shí)間根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)讀取、計(jì)算、分析情況確定。

4結(jié)語(yǔ)

黃金坪水電站350 t+350 t雙梁雙小車橋式起重機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)最終選擇了安全性和經(jīng)濟(jì)性更高的托架+壓力鋼板+大直徑鋼絲繩的組合方案。試驗(yàn)前，通過(guò)設(shè)計(jì)和計(jì)算托架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，合理選擇了鋼絲繩直徑、壓力鋼板直徑并將材料運(yùn)輸至廠房卸貨，不僅提高了試驗(yàn)的安全性，縮短了試驗(yàn)周期，同時(shí)有效地利用了資源，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范要求進(jìn)行，系統(tǒng)地檢查了橋機(jī)的制造和安裝質(zhì)量，為黃金坪水電站左岸地下廠房4臺(tái)機(jī)組的安裝提供了重要保障。黃金坪水電站橋機(jī)自2013年8月完成負(fù)荷試驗(yàn)至2015年12月廠房機(jī)電設(shè)備全部安裝完成，橋機(jī)主體設(shè)備運(yùn)行良好。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)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(shè)備管理工作.

作者簡(jiǎn)介:

文章編號(hào):1001-2184(2016)02-0011-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7;TV53+2;TV731.6

收稿日期:2015-12-31