GIS設(shè)備的吊裝方法及軌道設(shè)計

景 川 楊 敏 王文峰 肖 波

(國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，河南 鄭州 450002)

1 大型設(shè)備常用吊裝方式

常用的設(shè)備吊裝方法：1)桅桿式起重機由吊臂、立柱、后拉桿、底盤、主起升機構(gòu)、副起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)、司機室、電氣及控制系統(tǒng)等組成。桅桿式起重機的優(yōu)點是起重量大、安裝拆卸方便、受吊裝場地限制小。缺點是桅桿式起重機移動困難，需要設(shè)置較多的纜繩，常用于施工場地狹窄、構(gòu)件較重等施工狀況下[1]。2)大型設(shè)備吊裝的常用重型機械有運行式起重機，其中包括輪胎式起重機、履帶式起重機等。運動式起重機由上車和下車構(gòu)成，上車為起重作業(yè)部分，設(shè)有動臂、起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、平衡重和轉(zhuǎn)臺等;下車為支承和行走部分。上、下車之間用回轉(zhuǎn)支承連接[2]。在進行設(shè)備吊裝時可采用單機吊裝和多機吊裝。運行式起重機具有機動性好、適應(yīng)性強、準備工作少、操作迅速簡便、工作效率和機械利用率高等優(yōu)點，隨著經(jīng)濟的發(fā)展與技術(shù)的進行，噸位越來越大。但運行式起重機在進行設(shè)備吊裝時對場地的要求嚴格，對機械的操作要求高。3)液壓頂升裝置是由龍門桅桿發(fā)展改進的，與龍門桅桿系統(tǒng)相比，起重量大，操作方便、工作平穩(wěn)、安全可靠，是現(xiàn)代化的起重工具，在特大型設(shè)備整體吊裝中具有明顯的優(yōu)勢。缺點是整個系統(tǒng)及技術(shù)的熟練程度，配套設(shè)施和技術(shù)應(yīng)用都不夠完善[2]。

2 GIS設(shè)備吊裝方式綜述

GIS即六氟化硫封閉式組合電器。屬戶內(nèi)三相交流高壓輸電設(shè)備。整個GIS分為若干運輸單元，在GIS的安裝過程中要求平穩(wěn)緩慢，保證密封圈不受損傷，因此GIS設(shè)備的吊裝方式的選擇非常重要。

GIS吊裝方式很多，主要有:電動行車、簡易行車(人工驅(qū)動行走、電動葫蘆)、簡易行車(人工驅(qū)動行走、手動葫蘆)、固定吊鉤(手動葫蘆)等方式[4](見表1)。固定吊鉤吊裝方式在GIS設(shè)備的吊裝方式中簡單經(jīng)濟，固定吊鉤吊裝的方式，即在房屋的結(jié)構(gòu)梁上設(shè)計吊鉤，并在吊鉤上安裝手動葫蘆進行吊裝作業(yè)。這種吊裝方式缺點顯著，因為每一個吊鉤不一定設(shè)置在設(shè)備的吊裝位置上方，因此需要兩個葫蘆手動配合或者借助其他外力進行設(shè)備吊裝定位。這樣的吊裝方式很難準確定位到設(shè)備安裝的位置，而且設(shè)備的安裝平穩(wěn)性差、安裝速度較慢。

電動行車吊裝GIS設(shè)備的方式優(yōu)點是操作方便、定位準確、在廠房中行車的活動范圍大而且吊裝的速度較快。缺點是行車的價格高昂，而且行車屬于特種設(shè)備，需要專門的設(shè)計行車的軌道，需要專業(yè)的人員進行安裝調(diào)試工作且調(diào)試工作繁雜，在行車的使用過程中需要進行大量的維護工作保證行車的安全運行，因此行車設(shè)備的安裝運行維護都需要花費大量的資金。

簡易行車設(shè)備的做法，需要在設(shè)備吊裝位置的結(jié)構(gòu)梁上設(shè)置懸掛運輸軌道，通過葫蘆將設(shè)備吊起，然后沿著軌道的方向運輸，將設(shè)備吊運至需要安裝的位置。簡易行車價格便宜，安裝簡單、維護簡單。因此對簡易行車的懸掛運輸軌道進行設(shè)計。綜上所述，簡易行車更適合GIS設(shè)備的吊裝。

3 簡易行車軌道設(shè)計原則

1)簡易行車軌道材料選用，根據(jù)結(jié)構(gòu)的荷載特征、結(jié)構(gòu)形式、連接方式等不同情況對結(jié)構(gòu)的承重鋼材進行選用。懸掛運輸設(shè)備軌道一般采用熱軋工字鋼，宜選用Q235,Q345鋼材；懸掛運輸軌道的支撐及吊桿采用熱軋角鋼、熱軋槽鋼等型鋼制作，宜選用Q235鋼材，軌道的連接件通過螺栓與軌道連接，通常采用角鋼或鋼板制作，宜采用Q235鋼材；軌道連接件通過收件螺栓與支撐結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)梁)連接，連接件通過受拉螺栓與軌道連接，受拉及受剪螺栓采用C級普通螺栓并采用雙螺母緊固，當懸掛起重量超過10 t時采用高強螺栓連接。

所選用的鋼材應(yīng)滿足抗拉強度、伸長率、屈服強度及冷彎性能等鋼材的力學性能指標，保證鋼材質(zhì)量。同時要根據(jù)工作環(huán)境選用合適的鋼材，例如軌道工作溫度高于0 ℃時應(yīng)選用Q235B和Q345B，當溫度低于0 ℃時，應(yīng)選用Q235C和Q345C。

2)軌道設(shè)計的基本要求，懸掛運輸軌道一般分為直線軌道和弧線軌道兩種布置形式，直線軌道根據(jù)支承等條件設(shè)計分為簡支軌道和連續(xù)軌道兩種。懸掛運輸軌道沿全長宜采用統(tǒng)一規(guī)格的工字鋼。如果懸掛運輸軌道同時采用直線軌道及弧線軌道布置時，首先確定直線軌道的工字鋼型號，其次對弧線軌道支點的夾角進行調(diào)整，保證弧線軌道采用的工字鋼型號與直線軌道一致，且滿足設(shè)計要求。軌道連接件與軌道及支撐結(jié)構(gòu)連接的螺栓，數(shù)量每邊不宜少于2個，受剪螺栓的直徑不宜小于16 mm,受拉螺栓的直徑不宜小于14 mm。受拉螺栓及受剪螺栓的數(shù)量和直徑應(yīng)由計算所得。另外，懸掛運輸軌道運行裝置所需要的工字鋼的型號、設(shè)備行駛范圍、起重量及設(shè)備的臺數(shù)等參數(shù)均由專業(yè)設(shè)計人員提供。按照設(shè)計工藝的要求在軌道的特定位置設(shè)置車檔，應(yīng)根據(jù)吊車及軌道工字鋼的型號選用車檔采用的材料。

4 一種新型軌道梁的設(shè)計

110 kV室內(nèi)變電站GIS設(shè)備檢修及擴建安裝時，由于空間狹小，設(shè)備在室內(nèi)吊裝運輸工作困難。并且，一般的鋼結(jié)構(gòu)主梁不能作為吊裝運輸軌道。在進行鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計中，需要在主次梁節(jié)點處進行構(gòu)造處理增設(shè)加勁肋，當鋼結(jié)構(gòu)腹板高度過高時需要加設(shè)橫向加勁肋，加勁肋的設(shè)置不利于鏈動小車的通行。因此，考慮設(shè)計一種新型的結(jié)構(gòu)并安裝鏈動小車及手動葫蘆進行GIS設(shè)備的吊裝作業(yè)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用H型鋼作為結(jié)構(gòu)的主梁及運行軌道，考慮到橫向加勁肋的設(shè)置位置及鏈動小車的運行，在型鋼腹板的受拉區(qū)設(shè)置沿鋼梁縱向的通長加勁肋，在型鋼上翼緣及縱向加勁肋之間設(shè)置橫向加勁肋，加勁肋與型鋼的上翼緣、腹板及縱向加勁肋通過焊接連接，如圖1所示。

這種軌道與主梁組合的新型設(shè)計方法在進行設(shè)計計算時可以分為兩部分，即上部主梁部分和下部的軌道部分。上部主梁由上翼緣縱向加勁肋及其之間的腹板組成，該部分的抗彎承載力計算可以遵照GB—50017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中H型鋼梁的計算方法進行抗彎計算；下部軌道由縱向加勁肋、鋼梁下翼緣及其之間的腹板組成，小車、葫蘆及吊裝重物作為荷載進行計算。然后依照懸掛運輸軌道設(shè)計方法進行設(shè)計。即使行車軌道出現(xiàn)局部破壞，梁的承載能力仍然能保證整體結(jié)構(gòu)的安全。由于實際使用過程中，行車軌道與縱向加勁肋共同受拉，因此該設(shè)計方法偏于安全。

綜上所述，在GIS設(shè)備的吊裝過程中，首先要選擇適當?shù)牡跹b手段。簡易行車吊裝操作方便、定位速度快、定位準確、活動范圍大、吊裝速度快，而且價格相對電動行車便宜，安裝簡單，維護簡單維修方便，所以宜采用簡易行車進行吊裝。其次是對懸掛運輸軌道進行優(yōu)化設(shè)計，新型式的軌道梁更有利于吊裝軌道的設(shè)計。

[1] 孫笑萍，謝 軍.WD120型桅桿式起重機[J].工程機械，2005(2):150-151.

[2] 孫愛萍，嚴永江.大型設(shè)備吊裝方案優(yōu)化[J].煤炭技術(shù)，2010(11):89-90.

[3] 楊 敏.混合動力起重機能量控制系統(tǒng)的研究[D].大慶：東北石油大學，2013.

[4] 魏成雄.GIS組合電器吊裝方式選擇[J].葛洲壩集團科技，1999(2):43-45.