420 t 電站起重機(jī)與廠房干涉原因論證與改造

郭富強(qiáng)，宋 賀

（河南衛(wèi)華重型機(jī)械股份有限公司，河南長垣 453400）

1 420 t 電站起重機(jī)結(jié)構(gòu)及干涉情況介紹

某熱電廠建設(shè)的2 套由西門子SGT5-4000F 型燃機(jī)組成的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)“一拖一”單軸供熱機(jī)組項(xiàng)目使用420 t 電站起重機(jī)。該機(jī)整體機(jī)構(gòu)形式為雙梁雙軌式，屬于大噸位電站起重機(jī)。整車噸位配置為420 t/20 t/5 t，采用偏軌梁結(jié)構(gòu)，小車軌道位于主腹板上方，小車采用一拖一結(jié)構(gòu)，外掛5 t 葫蘆。

主廠房為混凝土結(jié)構(gòu)，總長度110 m，跨度57.6 m，屋架下弦高度約19.9 m，采用不等柱距。每臺機(jī)組設(shè)1 臺420 t/20 t/5 t橋式起重機(jī)，起重機(jī)跨度30.4 m，軌頂標(biāo)高15.5 m，起重機(jī)整車高度前期與設(shè)計(jì)院確認(rèn)為4.3 m。理論計(jì)算小車運(yùn)行到起重機(jī)極限位置時，距離房頂還有0.2 m 空間。實(shí)際安裝完成后，起重機(jī)高度方向與廠房干涉0.03 m。

2 現(xiàn)場實(shí)際測量結(jié)果

經(jīng)過用戶實(shí)際測量，廠房下弦19.7 m，干涉處為廠房梁螺栓連接處19.81 m，軌頂標(biāo)高15.5 m，起重機(jī)小車運(yùn)行位于跨度中心時，行車最高，高度為4.36 m，運(yùn)行至螺栓連接處高度為4.34 m，干涉0.03 m，如圖1 所示。

圖1 干涉位置示意

3 干涉原因分析

（1）起重整車高度比前期確認(rèn)圖紙尺寸高，經(jīng)過核對，起重機(jī)在制作過程中按GB/T 14405—2011《通用橋式起重機(jī)》預(yù)制上拱。在標(biāo)準(zhǔn)中的5.3.9 條規(guī)定靜載試驗(yàn)后的主梁：當(dāng)空載小車在極限位置時，上拱最高點(diǎn)應(yīng)在跨度中部S/10 范圍內(nèi)，其值不應(yīng)小于0.7S/1000，S 為起重機(jī)跨度值，單位mm。經(jīng)與多家起重機(jī)廠家橫向?qū)Ρ龋髁荷瞎岸纫话憧刂圃?.9～1.4 S/1000。經(jīng)過計(jì)算，行車跨度為30 400 mm，上拱度應(yīng)為27～42 mm，行車整體高度比確認(rèn)圖紙高40 mm，在允許范圍內(nèi)。并且標(biāo)準(zhǔn)中4.2.7規(guī)定起重機(jī)與廠房上方間隙建議不應(yīng)小于200 mm，這在前期確認(rèn)圖紙中也有體現(xiàn)。

（2）經(jīng)查廠房設(shè)計(jì)院前期廠房設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確無誤，后應(yīng)用戶要求，廠房總高度控制在24 m 以下（24 m 為國家規(guī)定高層建筑分界線），廠房頂由鋼結(jié)構(gòu)形式更換為混凝土結(jié)構(gòu)。再查后期改后圖紙，發(fā)現(xiàn)廠房支柱關(guān)鍵尺寸錯誤，導(dǎo)致廠房下弦比前期設(shè)計(jì)值低150 mm，且沒有考慮承重梁的連接螺栓尺寸。但是設(shè)計(jì)院要求廠房承重梁100 mm 預(yù)制上拱，理論上還有20 mm 間隙。

（3）經(jīng)過現(xiàn)場測量，廠房承重梁并無預(yù)制上拱。廠房施工方反饋廠房承重梁是按照要求進(jìn)行了預(yù)制上拱，后經(jīng)過2 期測量未安裝的承重梁尺寸，廠房施工方所說屬實(shí)。

綜上所述，起重機(jī)車高實(shí)物比確認(rèn)圖紙高，有依有據(jù)，合情合規(guī)。廠房承重梁上拱消失應(yīng)為廠房頂自重原因，經(jīng)過初步核算，混凝土結(jié)構(gòu)房頂自重在120～150 t。此次事故產(chǎn)生的主要原因是廠房設(shè)計(jì)院按用戶更改圖紙，關(guān)鍵尺寸出錯，且沒有考慮承重梁連接螺栓尺寸和房頂自重產(chǎn)生的下沉。

4 改造方案

經(jīng)過特檢所專家評審，廠房和起重機(jī)上方安全間隙不應(yīng)低于100 mm，由此判定在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，廠房和起重機(jī)之間的距離需要增大150 mm。

（1）改造方案1。廠房頂升高150 mm。具體方法：①圍繞廠房墻體一周搭高腳架；②切斷房頂與墻體相連鋼筋，使混凝土房頂成一個可活動的整體；③圍繞廠房10 根柱子設(shè)置千斤頂，每根柱子設(shè)置2 件，共計(jì)20 件；④同步操作千斤頂，升高廠房頂，同時用鋼板墊于房頂和柱子之間；⑤固定鋼板。

此方案優(yōu)點(diǎn)是不需要改造起重機(jī)，起重機(jī)與前期簽訂的技術(shù)協(xié)議無偏差；缺點(diǎn)是工程量大，危險(xiǎn)系數(shù)高，可操作性不強(qiáng)，不再細(xì)述。

圖2 起重機(jī)改造示意

（2）改造方案2。起重機(jī)高度降低150 mm。具體方法：①去除安全制動盤，現(xiàn)場起升卷筒的制動盤為最高點(diǎn)，需去除制動盤，并拆除安全制動器，由于卷筒已加工裝配成型，重新車削制動盤產(chǎn)生的熱變形可能導(dǎo)致卷筒精度無法控制。考慮到卷筒已經(jīng)裝配完成，拆解會對過盈配合的軸承造成損傷，去除卷筒上制動盤可能產(chǎn)生的加工變形沒有加工調(diào)整余量，因此需要更換卷筒；②需要重制滑輪梁，將滑輪梁高度降低≥150 mm，滑輪梁厚板拼接成型，整體加工，切割熱變形不易控制，更換滑輪梁，重新加工，梁內(nèi)滑輪組利舊。起重機(jī)公司重新核算滑輪梁受力情況，保證整改后的滑輪梁安全可靠；③線路整改。卷筒組、滑輪梁整改后影響線路、盤柜調(diào)整位置，重新走線、接線。

此方案缺點(diǎn)是去除了安全制動器，少了低速軸端失速保護(hù)，與前期協(xié)議產(chǎn)生偏差。優(yōu)點(diǎn)是工程量小，安全可行且改造后起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)仍保留高速軸雙制動器，起重機(jī)廠家保證制動系統(tǒng)安全可靠，每個制動器的制動安全系數(shù)≥1.75。改造后的起重機(jī)仍符合相關(guān)國家設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)，還可以將現(xiàn)場小車挪裝到新廠房內(nèi)，將后發(fā)貨的小車改造完畢后安裝在現(xiàn)場橋架上。

最終采用第二套方案進(jìn)行改造，起重機(jī)改造示意如圖2所示。

5 改造流程

檢查、記錄被改造的起重機(jī)→小車拆卸→下發(fā)軸承等外購、外協(xié)配置→重新制作卷筒、滑輪梁→整體加工→去除原小車上安全制動器底座→裝配卷筒、滑輪梁→重新調(diào)整小車輪線→檢驗(yàn)→調(diào)整電氣線路→涂裝→竣工交驗(yàn)。

5.1 小車拆卸

（1）起重機(jī)拆卸前工作準(zhǔn)備。①熟悉被拆起重機(jī)資料，確定起重機(jī)最大部件重量，選定汽車起重機(jī)。②觀察檢測車間現(xiàn)場建筑物之間的最小安全距離是否符合規(guī)定。③清除拆卸現(xiàn)場有關(guān)不利施工的雜物，并在施工周圍設(shè)置明顯的施工標(biāo)識。④確定被拆起重機(jī)吊下時存放位置，以及運(yùn)輸時進(jìn)出車道路。⑤確定汽車吊拆卸起重機(jī)時的吊車停放位置。

（2）拆卸。①卸下鋼絲繩壓板，拆除鋼絲繩和吊鉤。②切斷電源，分離小車與主梁。③確定小車拆卸吊裝點(diǎn)，捆綁鋼絲繩掛鉤。④由專人指揮試吊，如發(fā)現(xiàn)小車兩端不平應(yīng)重新調(diào)整，捆綁鋼絲繩。⑤正式起吊，把小車吊離軌道約200 mm 時，讓吊車開動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)把小車吊離主梁后緩慢下降，把小車放在事先備好的支架上。

（3）卷筒與減速機(jī)的拆卸。

5.2 重新制作卷筒、滑輪梁

采購原料，下料，卷制卷筒、焊接，焊接滑輪梁，卷筒去應(yīng)力處理，滑輪梁鋼結(jié)構(gòu)時效去應(yīng)力處理，整體加工，裝配，檢驗(yàn)。

焊接時，為了減少變形，應(yīng)按相應(yīng)工藝順序施工，控制變形，焊后仍重新檢驗(yàn)相應(yīng)加工余量。若不符合標(biāo)準(zhǔn)，需再次進(jìn)行火焰矯正，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。

5.3 整體加工

加工卷筒繩槽、短軸、配鉸球鉸聯(lián)軸器法蘭孔。整體加工滑輪軸安裝孔。

5.4 小車裝配

（1）調(diào)整起升中心高，若座子無法保證卷筒跳動公差要求，座子增加薄墊板，或者割除座子重新加工，調(diào)整后焊牢固在小車架上。

（2）割除安全制動器底座，打磨平整。

（3）滑輪和滑輪梁裝配完成后，在小車架上安裝、調(diào)整。

5.5 調(diào)整電氣線路

（1）重新調(diào)整卷筒上超載、限位等相關(guān)線路。

（2）拆卸原滑輪梁上控制柜及線路，安裝在新滑輪梁上，重新接線。

6 結(jié)語

電站起重機(jī)由于工作級別小，使用頻率更是非常低，導(dǎo)致起重機(jī)外形尺寸和性能設(shè)計(jì)時非常接近極限。特別是行車高度直接影響廠房設(shè)計(jì)成本，達(dá)到厘米級。電站廠房設(shè)計(jì)同樣的工況，要求高度苛刻，且廠房設(shè)計(jì)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中，并無對起重機(jī)和廠房上方間隙大小進(jìn)行規(guī)定。造成按起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留的0.2 m 安全運(yùn)行距離，在起重機(jī)上拱度、制作誤差、廠房建筑誤差、房頂自重下沉等因素的影響下，起重機(jī)和廠房出現(xiàn)干涉。420 t 電站起重機(jī)由于前期設(shè)計(jì)安全制動器，還有改造空間，若常規(guī)設(shè)計(jì)電站起重機(jī)車高已達(dá)極限，后果不堪想象。

建議起重機(jī)制作廠家與設(shè)計(jì)院溝通確認(rèn)圖紙過程中，充分考慮圖紙尺寸和最終實(shí)物尺寸的偏差，避免再次出現(xiàn)此類問題。