大型設(shè)備安裝就位調(diào)整中減小滑動摩擦力的嘗試

劉 康 偉

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

尼日爾尼亞美GOROU BANDA重油發(fā)電項目一期工程安裝單機容量20 MW的重柴油發(fā)電機4臺，其重柴油引擎安裝自重達327 t，根據(jù)設(shè)計要求，需要在廠房外利用500 t液壓龍門吊組裝一級渦輪增壓器和底座油槽，然后利用在軌推進器將其轉(zhuǎn)移進廠房，最后使用400 t同步液壓千斤頂配合頂絲螺栓微調(diào)就位。

2 問題的提出

在引擎調(diào)整過程中，由于液壓千斤頂只能在垂直方向(Z軸向)起落，故引擎在水平方向(X、Y軸向)的調(diào)整是現(xiàn)場采用頂絲螺栓直接頂推千斤頂基座，從而達到微量水平移動引擎的目的。為此，在現(xiàn)場制作了千斤頂水平頂推工裝，用于引擎在X、Y軸向的調(diào)整。

在工程實踐中，一般是采用在光滑潔凈的兩個鋼摩擦面之間涂抹潤滑油來降低摩擦力，通常在壓力較大時摩擦系數(shù)可以達到0.1～0.15左右。在該項目施工中，水平調(diào)整時的摩擦力約為30 t至50 t，使用4個M24的頂絲克服該摩擦力非常吃力；較大的摩擦力給設(shè)備的精細調(diào)整帶來了極大困難。

為減少摩擦力給調(diào)整工作帶來的困難，需要找到有效降低千斤頂基座與鋼盒底座間摩擦力的辦法。為此，項目部設(shè)計并進行了在較小載荷情況下的摩擦力試驗以尋找降低摩擦力的辦法，最終取得了很好的效果。

3 摩擦力試驗

3.1 降低摩擦力的原理

一個物體在另一個物體表面發(fā)生滑動時，接觸面間產(chǎn)生阻礙它們相對運動的摩擦被稱為滑動摩擦?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c接觸面的粗糙程度以及接觸面的接觸壓力大小有關(guān)。壓力越大，物體接觸面越粗糙，產(chǎn)生的滑動摩擦力就越大。

因此，減小有害摩擦的方式主要有：

(1)用滾動摩擦代替滑動摩擦；

(2)使接觸面分離；

(3)減小壓力；

(4)減小物體接觸面的粗糙程度。

在該工程中，運用了在施工現(xiàn)場易于實現(xiàn)的第(2)種和第(4)種方式設(shè)計試驗，其主要目的是為了降低接觸面的摩擦系數(shù)。

3.2 校核具有良好潤滑性的光滑潔凈鋼表面間的摩擦系數(shù)

使用一根平直的工字鋼作為滑軌，一端放置在固定的平臺上，另一端用千斤頂支撐以便調(diào)整，另外用一根平直的槽鋼模擬重物，載荷鋼板約為200 kg掛在槽鋼兩端，將工字鋼和槽鋼的接觸面打磨光滑并涂抹鈣基脂，槽鋼移動方向倒圓角。

用0.01°精度的數(shù)顯水平尺進行測量。從0°開始，緩慢頂升千斤頂，直至槽鋼開始滑動，此時槽鋼的傾斜角度為8.6°，計算滑動摩擦系數(shù)μ=tan8.6°,即μ=0.15，基本符合經(jīng)驗值。

3.3 降低滑動摩擦系數(shù)的試驗

準備兩塊光滑的鍍鋅鐵皮，厚度為0.75 mm；一小塊聚氯乙烯薄膜。薄膜涂抹少量鈣基脂后對折，將鈣基脂夾在薄膜之間，然后將薄膜夾在兩塊鍍鋅鐵皮之間。

將夾好聚氯乙烯薄膜和潤滑油的鐵皮放置于工字鋼滑軌和槽鋼重物之間充當摩擦副，然后用0.01°精度的數(shù)顯水平尺進行測量。從0°開始，緩慢頂升千斤頂，直至槽鋼開始滑動。經(jīng)多次測試得知：當重物開始滑動時，水平尺讀數(shù)在1.9°～2°之間，取大值2，此時摩擦副的滑動摩擦系數(shù)μ=tan2°，即μ=0.035。此種情況下的摩擦系數(shù)僅相當于原來摩擦系數(shù)的23%，降低效果明顯。

在引擎實際調(diào)整過程中，我們在千斤頂和底座鋼盒之間加入了這種摩擦副后，僅僅需要兩人就很輕松地完成了引擎的調(diào)整工作。

4 工程實例

尼日爾尼亞美重油發(fā)電項目一期安裝單機容量20 MW的重柴油發(fā)電機4臺，總裝機容量80 MW，主機設(shè)備采用德國MAN公司提供的18V60/48 TS重柴油引擎，設(shè)備重327 t。在該設(shè)備引擎就位的精確調(diào)整中，運用上述減少摩擦力的措施，引擎就位精準，取得了滿意的效果。筆者簡敘了其主要施工過程。

4.1 設(shè)備組裝

因該地區(qū)港口和道路條件限制，引擎運輸重量必須控制在260 t以下，而實際運輸重量高達257 t，因此引擎的渦輪增壓器和底座油槽為單獨運輸，需要在現(xiàn)場進行組裝。

在廠房內(nèi)配備的是一臺10 t行車，其僅僅具備日常維護能力，不具備使用行車直接進行大件設(shè)備的卸車和組裝、安裝的條件，大型設(shè)備安裝需要使用其他起重運輸施工裝備。該工程采用了專門設(shè)計制造的500 t液壓龍門吊作為主要設(shè)備，配合在軌推移機、同步千斤頂?shù)绕渌┕ぴO(shè)備，在廠外規(guī)劃空地先進行重柴油引擎與一級渦輪增壓器、底座油槽的的卸車和設(shè)備組裝調(diào)整工作。

4.2 設(shè)備轉(zhuǎn)運

在完成引擎與一級渦輪增壓器、底座油槽的組裝后，設(shè)備重量達327 t。再利用400 t液壓在軌推進器和現(xiàn)場用鋼板、鋼軌預(yù)制了箱型活動軌道，將引擎轉(zhuǎn)運進入廠房，到達預(yù)定安裝位置。

4.3 引擎安裝位置的調(diào)整

(1)調(diào)整裝置的制作。

引擎的整體就位調(diào)整采用了一套千斤頂裝置。該裝置現(xiàn)場制作，由4套頂絲調(diào)節(jié)裝置、4臺同步液壓千斤頂及用于支撐的鋼盒底座組成。鋼盒底座是用20 mm厚鋼板制作的一個開口盒子，將千斤頂放置其中，盒子每個側(cè)面焊接兩個M24螺母，螺母上擰入頂絲螺栓，在千斤頂和鋼盒底座之間需要墊入2張光滑鐵皮，鐵皮之間夾入2層聚氯乙烯薄膜，而在這兩層薄膜之間則需要涂抹適量的黃油。該裝置是極大地降低千斤頂與調(diào)節(jié)裝置之間摩擦力的關(guān)鍵。根據(jù)前期試驗驗證，二者間的滑動摩擦系數(shù)可以從0.1～0.15降低至約0.035。

(2)調(diào) 整。

引擎精確對位調(diào)整時，每次同側(cè)的兩個頂絲螺栓需要同時頂推千斤頂以控制千斤頂移動的方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。為方便施工，每次調(diào)整引擎時，選擇頂推引擎移動方向靠后側(cè)的兩臺千斤頂，然后利用同步液壓千斤頂和方木支墩分兩次降下引擎至彈性支座上。在其下降過程中，需要反復(fù)對引擎的軸線進行復(fù)核，在復(fù)核過程中使用裝置上的頂絲螺栓頂推千斤頂，從而直接移動引擎，對在下降過程中產(chǎn)生的偏差進行調(diào)節(jié)，最終將引擎下降至彈簧底座上并保證引擎軸線與標注在地面上的機組中心線保持一致。

通過上述引擎的調(diào)整，引擎已經(jīng)按照測量的X、Y軸線就位，在彈簧底座上墊入不同厚度的墊片、調(diào)節(jié)引擎的高度并保證水平，調(diào)整結(jié)束

5 工藝特點及其具有的優(yōu)點

5.1 降低了勞動強度，提高了施工速度

該方法相對于傳統(tǒng)的施工方法，降低了勞動強度，提高了施工速度。傳統(tǒng)方法使用螺旋千斤頂頂推設(shè)備，由于其摩擦力較大，螺旋千斤頂?shù)牟僮鞣浅ＹM時費力。為達到一定的安裝精度，常常需要往返來回調(diào)整，耗時非常長。該項新技術(shù)大大降低了滑動摩擦力，使設(shè)備移動的啟動摩擦力很小，無需太大的頂推力即可移動設(shè)備，而且設(shè)備每次移動的位移量可以非常小，從而更容易達到非常高的精確度。

5.2 施工便捷，實用性強

傳統(tǒng)方法為在設(shè)備支撐系統(tǒng)之外施加頂推力，必須在土建基礎(chǔ)施工階段就預(yù)埋使用千斤頂所需要的基礎(chǔ)鋼板，并且為了使千斤頂能夠承受足夠大的推力，還需要為基礎(chǔ)板設(shè)計基礎(chǔ)鋼筋混凝土。而新方法則是直接在設(shè)備支撐系統(tǒng)內(nèi)部進行頂推，推力屬于系統(tǒng)內(nèi)力，承力點不需要作用于系統(tǒng)之外的物體，因此無需進行任何前期的預(yù)埋準備工作，整個作業(yè)可以在設(shè)備基礎(chǔ)上直接進行。

由于設(shè)備的調(diào)整無需再使用其它外部的基礎(chǔ)和千斤頂，新方法很好地克服了現(xiàn)場狹窄施工環(huán)境的限制。

5.3 提高了安裝質(zhì)量

減少鋼制底座與千斤頂之間的摩擦系數(shù)，從而在設(shè)備位置調(diào)整過程中降低水平推力，不但可以減少勞動強度，更重要的是可以有效降低千斤頂在底座上滑動時發(fā)生的蠕動，大幅度提高機組調(diào)整所能夠達到的精度，可以更精確而高效地完成設(shè)備安裝就位的調(diào)整，從而使設(shè)備的安裝質(zhì)量更高。

6 結(jié) 語

目前國內(nèi)外對大型設(shè)備的安裝精度由于各種原因往往很難掌控，例如廠房內(nèi)的起吊設(shè)備欠缺，受土建施工影響較大等。本項目通過對引擎運行工況和設(shè)備圖紙進行分析及理解，考慮到對機組在各個軸線上的影響機組運行時的因素(例如：熱膨脹、轉(zhuǎn)動扭力、環(huán)境溫度等)，應(yīng)用降低摩擦力的方式，使用自制的調(diào)整裝置對大型引擎進行精確的調(diào)整對接，完美地完成了大型重柴油發(fā)電機組的安裝及調(diào)整，保證了機組的運行性能和凈出力。

筆者介紹的方法簡單易行，成本低廉，效果顯著，可以廣泛應(yīng)用在類似重型設(shè)備的就位施工中，值得推廣。