基座槽鋼上的簡易起重裝置的研制

闕韻鋒

（廣西電網有限責任公司柳州供電局 廣西柳州 545005）

變電站中重量在200kg以下的干式電流互感器、干式電壓互感器、中性點放電間隙、隔離開關等設備通常為柱上安裝，設備安裝于基座槽鋼上，更換作業通常依靠吊車進行起重，工作中時常出現待換設備與相鄰運行設備的距離小于吊車安全作業距離的情況，需對臨近帶電設備進行停電。為了避免以上設備更換過程中擴大停電范圍，本文研制一種適用于安裝在基座槽鋼上的設備的起重裝置，裝置能夠快速架設安裝，并能夠實現設備的更換作業。

1 技術原理

為方便攜帶及拆卸，簡易起重裝置分為三個部分：吊臂、吊桿、底座，使用力學結構優良的材料制作裝置，配合使用滿足起重值的輕小型起重設備即可對基座槽鋼上的設備進行起重作業。底座為整個裝置提供支撐，嵌套安裝于基座槽鋼上，使用2顆螺栓將底座與基座槽鋼進行逼緊。簡易起重裝置設計為下旋式，吊桿下部可旋轉以方便設備就位。底座上設計與圓柱型吊桿相嵌套的孔位，吊桿插入底座預留孔直接嵌套連接，根據需要還可在孔中安裝軸承減小旋轉摩擦。吊臂為方管結構，與吊桿上方安裝板用螺栓緊固，吊點焊接于吊臂上，輕小型起重設備直接懸掛于吊點進行起重作業。

2 主要性能

根據柳州供電局安裝在基座槽鋼上的設備重量統計，95%的設備重量在150kg以下，根據經濟性與實用性，本次簡易起重裝置研制起重重量為150kg，并按此設計出裝置各部件的圖形尺寸，并進行強度計算。

2.1 吊臂的強度計算

圖1 吊臂的設計圖形尺寸

橫梁截面積 S=S外徑-S內徑=50×50-40×40=564mm2

橫梁最大負重m=150kg

橫梁最大彎矩Mmax=mgLmax=150×10×1=1500N·M（Lmax為橫梁的最大長度1m）

通過查閱國標方管規格表，得到所用方管的截面模數Wz=11.93cm3

吊臂使用的鋼材是Q345鋼，Q345鋼的許用應力為180～230MPa，橫梁受的最大彎應力和剪應力小于許用應力，滿足橫梁150kg的負重要求。

2.2 吊桿的強度計算

圖2 吊桿的設計圖形尺寸

吊桿截面積

S=S外徑-S外徑=πr2外-πr2內=3.14×252-3.14×202=706.5mm2

吊桿最大彎矩等于橫梁最大彎矩Mmax=1500N·M

Q345B無縫管力學性能：屈服強度：≥345MPa

吊桿受到的最大彎矩小于屈服強度，滿足負重要求。

2.3 底座的強度計算

圖3 底座的設計圖形尺寸

底座負重m=150kg

底座突出圓柱部分的截面積 S=S外徑-S內徑=πr2外-πr2內=3.14×352-3.14×252=1884mm2

底座底部突出圓柱部分受到的最大拉應力：

底座使用的鋼材是Q345鋼，Q345鋼的許用應力為180～230MPa，底座受到的最大應力遠小于許用應力，滿足橫梁150kg的負重要求。

3 試驗

簡易起重裝置加工制造完成后，在試驗基地按GB5905-2011-T起重機試驗規范和程序對成套裝置進行了驗收試驗。

載荷起升能力試驗：

3.1 靜載試驗

根據起重機試驗規范和程序規定，將簡易起重裝置安裝好后，施加試驗載荷，起升離地約200mm，懸空10min后卸掉負荷進行觀察，接著增加負荷繼續如上試驗，直至試驗負荷達到額定負荷1.25倍并進行3次試驗合格后，試驗結束。試驗未檢測到裂紋、永久變形，連接處未出現松動或損壞。

3.2 動載試驗

根據起重機試驗規范和程序規定，將簡易起重裝置安裝好后，施加1.1倍額定負荷，進行試驗，包括在運動范圍內進行反復起動、制動。試驗檢查沒有發現結構構件損壞，連接部件未松動，裝置啟動、制動均正常。

3.3 穩定性試驗

在簡易起重裝置的輕小型起重設備的吊鉤上靜止地施加1.25倍額定負荷載荷時，未出現裝置傾斜。

4 分析與結論

本文針對變電站基座槽鋼設備的起重安裝問題，研制了簡易起重裝置。通過負重試驗和現場試驗驗證，簡易起重裝置能可靠用于架設安裝在基座槽鋼上設備的起重作業。簡易起重裝置使用方便快捷，工作范圍小，進而大大降低工作風險，減少停電時間和停電范圍，提高了人機功效。班組多次使用后，對簡易裝置的使用效益進行了總結。

4.1 安全效益

本成果使用輕小型起重設備進行起重，利用旋轉吊桿進行互感器就位，可以在有限的人力條件下，達到安全、輕便和快捷的效果，避免了設備就位的過程中發生傾覆造成設備與人員的傷害，提高了安全性。

4.2 經濟效益

據統計，最近三年班組平均每年更換變電站中重量在150kg以下的干式電流互感器、干式電壓互感器、中性點放電間隙、隔離開關等設備24組，其中因使用吊車需擴大停電間隔15個，平均每個間隔停電時間為7h。使用簡易起重裝置后，可避免擴大停電范圍，每年可增加供電負荷735000kW·h，為企業帶來了巨大的經濟效益和社會效益。

4.3 隱形效益

簡易起重裝置架設使用方便快捷，裝置體積小，使用班組工作車輛即可裝運，無需調用吊車及其他運輸車輛，在事故搶修中可確保班組快速到達現場，及時排除故障。

5 結語

相比于以往常用的架設輔助支撐起重安裝和吊車起重安裝，簡易起重裝置具有簡單，靈活和成本較低等優點。

本文在分析變電站基座槽鋼設備安裝的作業環境和安裝現場應用的各項要求的基礎上，提出了簡易起重裝置的設計思路，確定了簡易起重裝置的吊臂，吊桿，固定結構底腳，起吊工具四個基本結構，重點研究了四個基本結構的現場應用的各項性能指標，研制出了簡易起重裝置，并開展了負重試驗和現場試驗。試驗結果表明：基座槽鋼上的簡易起重裝置的使用有效降低工作風險，減少停電范圍和停電時間。

現場試驗還顯示，簡易起重裝置只要能保證吊桿垂直可靠固定即可在額定起重范圍內進行起重，在多項起重工作中具有可推廣性，在后續的研制中可根據不同的起重作業類型對裝置進行改造與推廣，針對不同設備基座，開展進一步的研究和大量的現場試驗，改進裝置的固定結構底腳，使起重裝置不只適用于基座槽鋼，加大簡易起重裝置的使用范圍。

[1]羅迎社，喻小明，等.工程力學（第一版）.北京：北京大學出版社，2006：103～139.

[2]《中國國家標準化管理委員會》（GB-T8162-2008）.結構用無縫鋼管，2009：5～6.

[3]《國家標準局》（GB-T-5905-1986）.起重機試驗規范和程序，1986：3～4.

[4]謝 剛，沈 冰，等.工程力學（第四版）.東北大學出版社，2012：50～61.