400噸固定式全回轉起重機升級改造為530噸方案分析

周凡佳

（江蘇核電有限公司，連云港 222042）

400噸固定式全回轉起重機升級改造為530噸方案分析

周凡佳

（江蘇核電有限公司，連云港 222042）

本文重點分析田灣核電站自備碼頭400噸固定式全回轉起重機升級改造為530噸的項目方案，載荷試驗成功，表明530噸固定式全回轉起重機可以進入正常的工作狀態，成為長江以北區域內載重量最高的固定式全回轉起重機。

田灣核電站 自備碼頭 固定式全回轉起重機

田灣核電站自備碼頭400噸固定式全回轉起重機始建于2001年4月，至2004年6月完成田灣一期18批次的大件轉運工作。其中，起吊最重件為壓力容器（329噸），2007年已辦理了停用手續。田灣核電站擴建工程3、4號機組的最重設備為發電機定子，設備本體約462噸，加上底座、吊索具、平衡梁，起重重量達到500噸。經過對原吊機檢測評估，并從可行性、安全性、經濟性三方面綜合考慮，將400噸固定式全回轉起重機升級改造為530噸，以滿足3、4號機組所有大件設備吊裝運輸要求。

1　起重機分析

田灣核電站自備碼頭400噸固定式全回轉起重機升級改造為530噸，采用桁架支臂架。原400噸起重機的主機預埋圈、支撐圓筒部件可以重新利用到530噸起重機上，在圓筒部分以上的結構件需要進行升級改造。530噸固定式全回轉起重機設計了主吊鉤，同時配置了125噸的副吊鉤，整體分為四項組成機構，分別是主起升機構、副起升機構、變幅機構和回轉機構。530噸起重機改造升級的過程中，需要遵循《起重機械安全規程》《起重機設計規范》中的相關規范，目的是確保起重機改造及運行的安全性。為了提高起重機的控制能力，整機均采用PLC控制系統，配合智能界面，有效控制起重機的各項機構，從而促使其處于安全運行的狀態，維護起重機的安全與可靠。下面將結合400噸起重機向530噸改造升級方案，分析起重機的工作條件及參數。

1.1起重機的工作條件

分析530噸起重機的在自備碼頭的工作條件，如：（1）起重機在非工作時，可承載風速為55m/s，工作時的承載風速為20m/s；（2）田灣核電站自備碼頭的相對濕度是85%；（3）地震基本烈度：6°；（4）使用環境溫度的最高、最低極限是40℃、-15℃。

1.2改造前后起重機的運行參數

例舉起重機改造前后的運行參數，如：（1）400噸起重機的最大起重力矩是10200T.M、530噸是11395T.M；（2）400噸起重機額定起重量主鉤400噸（10～25.5m）、副鉤125噸（10～39m），530噸起重機主鉤530噸（10～21.5m）、副鉤125噸（11～35m）；（3）400噸起重機主鉤升起速度2m/min（滿）、4m/min（空），副鉤升起速度6m/min（滿）、12m/min（空），530噸起重機主鉤、副鉤升起速度與400噸相同；（4）400噸起重機的變幅速度是3m/min，530噸是1.8m/min；（5）400噸起重機回轉速度是0.124r/m（360°），530噸起重機與之相同；（6）400噸起重機的電機總功率是690kW，530噸是654kW；(7)400噸和530噸起重機的電源均為AC380V 50Hz；（8）400噸起重機本機重量740噸，530噸起重機本機重量914噸。

2　起重機升級改造的要點

2.1主體機構

2.1.1支撐圓筒

支撐圓筒是530噸起重機改造中的主要受力承載構建。在400噸起重機原有結構的基礎上，提高三角板筋處的受力，可以加焊20mm板，以確保其強度能夠達到改造標準。筒體使用Q235-B鋼板卷，提升筒體的抗彎性能，各個連接部分均采用焊接的方式。530噸起重機的上滾道部分，架體、支座選擇整體焊接的方式，以保障起重機運行的穩定性。

2.1.2回轉平臺

回轉平臺是530噸起重機的承載傳力構件。轉盤設計成箱型主梁，以十字方式固定，負責支撐回轉平臺。設計人員為了提高回轉的靈活性，安裝并焊接餃座后，設計鏜孔，保持平臺軸線與同軸度的垂直性即可。

2.1.3臂架

臂架采用無縫鋼管設計，鋼管材質是Q390-C，四弦桿是φ273×20規格，腹桿是φ127×7規格，利用法蘭連接的方式，與鋼管桁架相連。臂架底部安裝傳感器，方便收集受力信息。伸臂桁架改造時，先焊接，再加工鏜孔，維持同軸度的穩定性，為滑輪組提供優質的工作條件。

2.1.4人字架

人字架材料是Q345-C，頂部安裝滑輪組，方便主鉤、副鉤導向；轉臺表面設計扶梯，方便維修養護；人字架的前后撐桿都采用法蘭螺栓的連接形式，配合焊接工藝，保障本機配重250噸。

2.2 輔助機構

2.2.1扶梯平臺

扶梯平臺在起重機中起到運輸的作用。因此，需根據530噸起重機的改造需求，設計扶梯平臺，提供維修、保養的支撐結構，從而促使工作人員能夠在地面順利達到維修點。

2.2.2司機室

司機室設計在回轉平臺前端的右方，以聯動臺為操作的主要平臺，實現各項操作。司機室改造中，比較典型的是工業監視系統，必須可以監控各個運行系統，同時將運行信息顯示在司機室的顯示屏上，從而使司機可以全面掌握530噸起重機的工作狀態。

2.2.3電氣房

電氣房設計在主平臺右方，電氣房內配置有冷暖空調，以促使電氣控制系統能夠處于合適的溫度中，從而保障電氣房的正常工作狀態。

2.2.4吊鉤

530噸起重機的主吊鉤設計了12餅滑輪，板式拉環；以人字架為繞向點，設計改向滑輪；主鉤中需要設計壓式負荷傳感器，收集主鉤的運行狀態；副鉤為6餅滑輪，采用山字雙溝設計，同樣適用壓式負荷傳感器；在臂架頭部，設計滑輪的平衡點。

2.2.5鋼絲繩

鋼絲繩是吊鉤、滑輪結構中的主要裝置，連接著整個運動裝置，能夠降低530噸起重機回轉運行的受力。

2.3工作機構

2.3.1變幅

變幅滑輪組提供了受力平衡的條件，臂架的受力必須要達到規定的標準，即使一根鋼絲繩斷裂，也能用另外一根拉住，以保障變幅的準確性。變幅滑輪和530噸起重機的臂架之間，使用固定拉索聯接的方式。

2.3.2主鉤起升

主鉤起升配置了2臺132kW的交流電動機，以提供充足的運行動力；還要設計2臺獨立的卷取裝置。主鉤起升的驅動過程較為明確，由電動機提供動力，分別經過高速制動器、低速制動器，再經過減速器，最終達到卷筒和鋼絲繩，驅動主鉤運行。

2.3.3副鉤起升

副鉤起升配置了2臺90kW的交流電動機，其在530噸起重機的運行稍微復雜，具體組成裝置為：交流變頻電動機、中硬齒面減速器、高速軸制動器、聯軸器、開式齒輪、卷筒、安全制動器、限位開關、底座。

2.3.4回轉

530噸起重機配備二套驅動機構，以減輕回轉機的運行壓力。驅動裝置是由2臺15kW的電動機和1臺變頻器構成，安裝在主梁的內腔中。回轉驅動機構中，需要設置變頻電動機、減速箱等，提高回轉的安全性，還要確保回轉操作的獨立性，以排除錨定的干擾。

3　起重機的電控方案

田灣核電站自備碼頭400噸固定式回轉起重機到530噸升級改造的方案中，比較重要的部分是電控方案的改造，以致力于為530噸起重機提供充足的電控動力。改造方案中的電控系統，采用整機變頻調速的方式，實現PLC系統控制，同時引入Profibus-dp通訊方式。下面將詳細分析530噸起重機改進后的電控方案。

3.1電源部分

530t起重機電源可以分為三個部分：（1）供電方式，主電源使用三相四線，通過滑環接入起動機的電氣房，連接總電源柜，控制電源使用AC220V直流24V，照明電源采用獨立的變壓器供電，以免影響起重機的電源負荷；（2）電機容量，不同機構的電機容量不同，具體見表1；（3）工況，530噸起重機可以完成360°旋轉、起升、變幅等操作，主鉤、副鉤單獨工作，其余均可完成聯合作業。

表1　共機構電機容量匯總

3.2PLC系統

PLC系統可以提高530噸起重機的操作水平，同時提供數字化的控制方式。PLC系統連接了斷路器、傳感器等，專門用于控制操作系統，并準確輸出各機構指令。PLC系統中，設計了故障監控操作，在電氣房內安裝CMS，利用信息管理系統控制起重機的運行，實時監控起重機的操作狀態，以免發生運行故障。

3.3操作系統

操作系統的主體是聯動臺。司機通過左右主令手柄，控制起重機內各個機構的運行。操作系統在聯動臺上設計了試燈按鈕，用于檢查臺板上指示燈的性能，以確保其處于正常的顯示狀態；蜂鳴器結構監督530噸起重機的極限操作，如果處于極限位置，蜂蜜器會自動報警；復位按鈕，當起重機操作失誤發生故障時，按下復位按鈕，確保故障復位，而且系統能夠記錄故障內容，便于操作人員查詢，迅速檢修起重機，避免出現帶病作業的情況。操作系統的設計，必須簡化操作方式，減輕操作使用的難度，同時也能在一定程度上提高530噸起重機操作的協調性和靈活度，提升起重機的性能和水平，從而確保其在碼頭吊運中的安全、穩定，達到使用的標準。

4　結束語

田灣核電站自備碼頭400噸固定式全回轉起重機升級改造530噸方案實施后，在2014年12月9號載荷試驗成功，表明530噸固定式全回轉起重機可以進入正常的工作狀態，具有保障3、4號機組高負荷大件吊運的可行性。改造方案中，全面落實協調、預演，以確保改造方案的順利進行，規避潛在的風險。530噸固定式全回轉起重機改造成功后，將成為長江以北區域內載重量最高的固定式全回

轉起重機，并將在田灣核電站擴建工程建設中發揮重要作用。

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400t Fixed Full Swing for the 530t Crane Upgrade Program Analysis

ZHOU Fanjia
(Jiangsu nuclear power corporation,Lianyungang 222042)

The Tianwan Nuclear Power Plant owned terminals, since its inception in April 2001, using a 400-t on crane fixed full swing, the maximum carrying 400 tons, with the development of Tianwan Nuclear Power Plant owned terminals busines s in the expansion of the nuclear power plant when the project requires the transformation of 400 t ons stationary crane full swing, it was upgraded to 530 tons, in order to support the heavy lifting, transportation needs, improve total return fixed crane work, to meet the business needs of high load terminals. This paper focuses on the Tianwan Nuclear Power Plant owned terminals 400 t fixed full swing for the 530 t crane upgrade project plan.

Tianwan Nuclear P ower Plant, owned terminals, 400 tons stationary crane full swing, 530 tons