多功能光伏電站樁基施工專用鉆車的設(shè)計(jì)

徐金渭 鄭小軍

（衢州學(xué)院，浙江 衢州 324000）

光伏電站是采用太陽(yáng)能電池組件、控制器和逆變器等部件組成的發(fā)電裝置，與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏電站按建設(shè)場(chǎng)地不同分為建筑屋頂光伏電站、大型地面光伏電站等。地面光伏電站支撐裝置要通過(guò)光伏樁基連接。光伏樁基是保證光伏電站安全、正常運(yùn)行的重要部件，光伏樁基與上部支架的連接。作用在光伏支架及樁基上的有各種載荷，應(yīng)保證光伏樁基及支撐裝置具有足夠的抗拉及抗壓強(qiáng)度和剛度，滿足承載力與變形的要求。

目前，光伏樁基主要有兩種，一種是螺旋樁，另一種是水泥樁基。光伏電站樁基施工專用鉆車用于地面光伏電站樁基孔施工。螺旋樁施工作業(yè)采用光伏打樁機(jī)，較硬的巖石一般采用潛孔鉆車鉆出引孔，然后進(jìn)行混凝土樁基施工。光伏打樁機(jī)存在著打樁位置偏差大、垂直度超標(biāo)、推進(jìn)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。在硬巖石采用潛孔鉆車進(jìn)行樁基引孔施工中，存在作業(yè)地點(diǎn)移動(dòng)范圍大、機(jī)組移動(dòng)不方便、孔位偏差大等缺點(diǎn)。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

光伏樁基施工鉆具包括螺旋樁、螺旋鉆桿及鑿巖鉆桿及鉆頭等，這些鉆具應(yīng)與樁基施工作業(yè)相適應(yīng)。目前對(duì)硬質(zhì)地層，鉆具采用螺旋鉆桿及鑿巖鉆桿及鉆頭。對(duì)軟土層地點(diǎn)樁基施工目前都用光伏螺旋樁直接打樁布置，具有施工快，操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，光伏螺旋樁基對(duì)螺旋樁的位置及垂直度有較高要求，需要在鉆車上專門設(shè)計(jì)鉆具定位裝置。

目前在光伏電站樁基施工作業(yè)中，針對(duì)軟質(zhì)土層，一般用專用的光伏打樁機(jī)，硬質(zhì)地形采用履帶式鑿巖鉆機(jī)。光伏打樁機(jī)既可以用于螺旋樁作業(yè)，也可用于較硬土層開(kāi)鉆光伏樁基引孔。近年來(lái)，有些光伏電站樁基施工也用挖掘機(jī)改進(jìn)的專用鉆機(jī)，但由于設(shè)計(jì)改裝時(shí)間短，未經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的工程實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證及完善，在應(yīng)用過(guò)程中存在故障多、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理等缺陷。

光伏電站建在地面上，由于地形的高低錯(cuò)落，地面土質(zhì)層的不同，選擇樁基類型就不同，需要光伏樁基施工專用鉆機(jī)具有方便靈活、多用途、定位準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)、高效率等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)在原有的ZGYX43OE潛孔鉆車基礎(chǔ)上，并結(jié)合小型挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)對(duì)鉆車液壓系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，完成GYX400多功能光伏樁基施工專用鉆車的研發(fā)。

2 專用鉆車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 總體結(jié)構(gòu)

本專用鉆車借鑒ZGYⅩ430E潛孔鉆車結(jié)構(gòu)，主要有底盤總成、履帶總成、鉆臂總成、推進(jìn)器總成、回轉(zhuǎn)頭總成、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)、液壓系統(tǒng)及外罩部件等部件組成。如圖1所示。

根據(jù)專用鉆車實(shí)際設(shè)計(jì)要求，對(duì)各部件均應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：

（1）底盤總成包括底架、發(fā)動(dòng)機(jī)及液壓泵支座、底盤總成上安裝有液壓油箱及柴油箱、油管接頭等，由于專用鉆車在復(fù)雜地形施工，應(yīng)使總成離地距離大，結(jié)構(gòu)緊湊。

（2）履帶總成包括前后履帶架、履帶板總成、行走液壓馬達(dá)、減速器、調(diào)平油缸等。總成上裝有操作系統(tǒng)等，為了使設(shè)備適應(yīng)低洼地帶施工，履帶板設(shè)計(jì)加寬，避免設(shè)備移動(dòng)障礙。行走系統(tǒng)采用挖掘機(jī)配套的四輪一帶結(jié)構(gòu)加減速系統(tǒng)，使行走更可靠，行走速度提高，滿足施工作業(yè)快，移動(dòng)頻繁的要求。

圖1 專用鉆車總體結(jié)構(gòu)

（3）總成，鉆臂上安裝有左右擺動(dòng)油缸總成、提升油缸總成、俯仰油缸總成等，鉆臂總成連接底盤及推進(jìn)器總成，控制推進(jìn)器總成的提升、傾角及推進(jìn)位置。

（4）推進(jìn)器總成安裝在鉆臂的滑架上，主要零件為推進(jìn)梁，推進(jìn)梁上安裝有推進(jìn)油缸總成、鏈條、回轉(zhuǎn)頭等，本專用鉆車鉆孔深度小于1.5 m，遠(yuǎn)小于潛孔鉆的鉆孔深度，因此推進(jìn)梁的長(zhǎng)度縮短為2.8 m，相應(yīng)的油缸行程也作了調(diào)整。

2.2 專用鉆車關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鉆車液壓系統(tǒng)由液壓泵、多路閥、先導(dǎo)閥等控制閥、油缸總成、行走及回轉(zhuǎn)馬達(dá)等液壓元件組成。液壓系統(tǒng)由三聯(lián)液壓泵供油，與ZGYX430E潛孔鉆車相比，提高了相應(yīng)的額定壓力，同時(shí)三泵出口壓力分別為25 MPa、25 MPa、15 MPa，保證提供足夠的動(dòng)力。 該液壓系統(tǒng)。

（1）行走液壓系統(tǒng)通過(guò)液壓泵提供動(dòng)力，通過(guò)多路閥及控制閥實(shí)現(xiàn)行走馬達(dá)工作，左右行走油路獨(dú)立不干擾，操縱桿配合操作，實(shí)現(xiàn)履帶按要求行走，平衡閥使兩側(cè)油路壓力相同的，保持行走協(xié)調(diào)。采用調(diào)速回路可對(duì)行走馬達(dá)速度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

（2）回轉(zhuǎn)推進(jìn)液壓系統(tǒng)，通過(guò)多路閥控制可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)頭回轉(zhuǎn)，輸出回轉(zhuǎn)扭矩，使鉆桿回轉(zhuǎn)，泵出油口設(shè)有溢油閥，確保系統(tǒng)壓力恒定不超壓，保持工作安全可靠。液壓泵、調(diào)速閥及液壓馬達(dá)組成調(diào)速回路，可對(duì)回轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）鉆架調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)是保證鉆桿鉆具有一定正確工作位置，由左右擺動(dòng)油缸、提升油缸、俯仰油缸、主液壓泵、多路閥等組成，通過(guò)對(duì)各個(gè)液壓缸的動(dòng)作控制，保證鉆孔位置及鉆孔深度。

2.2.2 垂直鉆孔裝置

垂直鉆孔裝置主要組成如圖2所示：操作者扳動(dòng)操縱閥手柄，使推進(jìn)梁內(nèi)的推進(jìn)油缸帶動(dòng)滑板向下運(yùn)動(dòng)，安裝在滑板上的回轉(zhuǎn)頭帶動(dòng)專用鉆桿向下鉆進(jìn)，在整個(gè)鉆鑿樁基孔過(guò)程中，由于安裝在推進(jìn)梁上的傾角傳感器，能實(shí)時(shí)檢測(cè)專用鉆桿的傾斜角度，并通過(guò)數(shù)顯儀顯示角度，操作者可根據(jù)觀察數(shù)顯儀顯示的角度來(lái)調(diào)整推進(jìn)梁的姿態(tài)，以保證專用鉆桿能垂直鉆孔。

圖2 垂直鉆孔裝置

3 結(jié)論

研發(fā)的多功能光伏電站樁基施工專用鉆車，集成成熟的挖掘機(jī)液壓技術(shù)及潛孔鉆車液壓技術(shù)，液壓系統(tǒng)更高效節(jié)能，設(shè)計(jì)鉆具定位裝置，使樁基施工定位符合國(guó)家施工規(guī)范要求。替代原有單一的施工作業(yè)設(shè)備，有效解決我國(guó)目前光伏電站樁基施工設(shè)備用途單一、定位復(fù)雜、適應(yīng)性差等主要問(wèn)題，提高樁基施工作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，減少設(shè)備投入，降低成本。經(jīng)過(guò)光伏電站施工單位測(cè)試及較長(zhǎng)時(shí)間使用，具有理想的評(píng)價(jià)。