察爾森水庫2×630kN門機水袋注水法載荷試驗的應用研究

蘇東芳 侯杰

摘要：門式起重機載荷試驗是起重機械安裝監(jiān)檢中極為重要的一環(huán)，是對起重機械各項性能的綜合檢驗，傳統(tǒng)的門機載荷試驗多采用鋼筋或混凝土試塊，運輸難度大，成本較高。相較于使用傳統(tǒng)試塊進行載荷試驗，水袋注水法既經濟又安全、環(huán)保。本文重點闡述了利用水袋注水法進行門機載荷試驗的技術、經濟評價及試驗方法，為以后類似起重設備載荷試驗提供參考。

Abstract： The gantry crane load test is an extremely important part of the hoisting machinery installation supervision. It is a comprehensive test of the performance of the hoisting machinery. The traditional gantry crane load test mostly uses steel or concrete test blocks， which is difficult to transport and high in cost. Compared with the traditional test block for load test， the water bag filling method is economical， safe and environmentally friendly. This paper focuses on the technical， economic evaluation and test methods of the gantry crane load test using the water bag filling method， which provides a reference for similar lifting equipment load test in the future.

關鍵詞：2×630kN門機;水袋注水法;載荷試驗;應用研究

Key words： 2×630kN gantry crane;water bag filling method;load test;application research

中圖分類號：U653.921? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0113-02

1? 概述

察爾森水庫位于嫩江支流洮兒河中游、內蒙古自治區(qū)科右前旗境內，是一座以防洪、灌溉為主，結合發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大Ⅰ型水庫，也是洮兒河干流上唯一一座控制性骨干工程。察爾森水庫溢洪道布置1臺2×630kN單向門機，軌上揚程12m，總揚程17m，軌距5m，主要負責3孔1扇12m×13m-12.45m溢洪道檢修閘門的啟閉。門機載荷試驗是檢驗起重機械產品質量及安全性能綜合性的重要指標，通過載荷試驗可以檢測出門機的金屬結構變形情況，以及門機各部位的焊接、裂紋、連接的損壞情況，門機在正式使用前必須要進行載荷試驗，載荷試驗合格后，門機方可投入使用。察爾森水庫2×630kN門機由起升機構、門架、大車行走機構、回轉吊、液壓夾軌器、風速儀、避雷裝置、司機室、供電裝置、門機軌道、電氣控制系統(tǒng)與附屬設備等組成。起升機構額定起升容量為2×630kN，起升機構雙吊點對稱布置，采用雙聯(lián)卷筒全封閉式傳動。察爾森2×630kN單向門機載荷試驗經過方案比較、經濟評價、門機技術參數(shù)和水袋技術參數(shù)的計算和校核，最終采用了水袋注水法載荷試驗的方法，并取得了成功。水袋注水法在電站軌距較大的橋式起重機載荷試驗中有很好的應用，但門機的軌距較小，水袋尺寸較大，目前還沒有得到廣泛的應用。察爾森門機采用水袋作為承載裝置進行試驗，也是一個大膽的嘗試。下面將對察爾森2×630kN單向門機水袋注水法載荷試驗的技術、經濟進行評價，并對試驗方法進行詳細的敘述。

2? 傳統(tǒng)試塊法與水袋注水法方案比較及評價

2.1 傳統(tǒng)試塊法與水袋注水法技術比較與評價

根據GB/T5905-2011《起重機試驗規(guī)范和程序》等國家相關規(guī)范、標準規(guī)定，在制造、改造和起重機的承載結構或部件經過修理后，首次投入使用的起重機，應該驗證起重機的性能。如果沒有特別要求，一般起重機靜載試驗的試驗載荷為1.25P，動載試驗的試驗載荷為1.1P，特種設備安全技術規(guī)范還規(guī)定試驗載荷的質量誤差為±1%。這就給起重機的試驗配重提出了較高要求。對一般小型起重機而言，配重不難解決，但對一些大型起重機，特別是偏遠地區(qū)使用的大型起重機，如水電站用起重機，解決配重塊是一個較大的難題。

傳統(tǒng)的起重機試驗配重多采用鋼筋或鋼板，現(xiàn)場滿足條件的也可以采用混凝土試塊。鋼筋或鋼板配重因現(xiàn)場的鋼筋直徑并不統(tǒng)一，即使同一尺寸，實際也會和標稱值有出入，因此準確統(tǒng)計成捆鋼筋重量比較困難;混凝土配重塊的密度、體積精度也難以達到±1%的要求。由于起重機的載荷限制器需要利用配重作調試，如果配重的重量不準確，則載荷限制器調試的結果也不會準確。

水袋注水法，是利用水袋作為承載裝置進行載荷試驗，水袋所用材料安全、無毒、環(huán)保，具有耐低溫、一定程度上耐腐蝕（海水）、耐油等特點。利用水袋進行試驗可以就地取水，使用后的水可以排放到業(yè)主指定的區(qū)域，也可以直接排放至河流中，不會造成水源的浪費和污染，具有很高的環(huán)保性。如發(fā)生與其他方案相似的滑落及掉落事故，導致的最嚴重結果可能是水袋本體破裂，水從水袋中慢慢流出，可以給操作人員足夠的觀察反應時間，不會造成人員傷亡及損壞現(xiàn)場設備的情況，具有更高的安全性。

2.2 傳統(tǒng)試塊法與水袋注水法經濟比較與評價

起重機試驗配重采取租賃成捆鋼筋或鋼板的，因工地現(xiàn)場無大量型號規(guī)格一致的材料，需要去市場上進行租賃。對比較偏遠的施工現(xiàn)場，除了高昂的租賃費，大噸位的配重運輸成本也是非?？捎^的。另外因起重量較大，鋼筋捆數(shù)較多，無法直接起吊，必須另設計一套吊具，用以擺放成捆鋼筋。而載荷試驗是一次性的，故吊具也是一次性的，不能重復利用，造成浪費。采取預制混凝土塊作為配重使用，雖然運輸成本低，但試驗后這些混凝土塊就失去了價值，變成了廢棄物，既浪費又不環(huán)保。傳統(tǒng)試塊運輸、裝卸、擺放，試驗過程的調整等均需要大量的人員配合，一次試驗投入成本較高，安全隱患也較多。

水袋注水法，水袋最大容量70t水，但空水袋自重只有600kg，且可折疊，同常規(guī)配重相比，運輸成本大大降低，同時可就地取水和排水，又方便又經濟實用。同時利用水袋進行載荷試驗，操作比較簡便，使用少數(shù)人力即可完成試驗。

3? 察爾森溢洪道門機水袋注水法載荷試驗方案

3.1 溢洪道2×630kN單向門機水袋布置方案

根據溢洪道2×630kN單向門機的技術參數(shù)，試驗前經過對抓梁最大承重力的計算，利用抓梁起吊水袋可以完成本次載荷試驗，2×630kN單向門機軌距跨距為5m，水袋最大直徑為4.9m，為了保證載荷試驗時抓梁的平衡，選用4個容量為70t水袋成“一”字型懸掛于抓梁下方，4個70t水袋最大重量滿足額定載荷試驗、靜載試驗、動載試驗的載荷要求，最大重量的載荷試驗為靜載試驗，即額定起重量的1.25倍，為2×63t×1.25=157.5t。綜合考慮2×630kN單向門機的軌距、單個水袋最大直徑等技術參數(shù)，最終選取4個70t試重水袋來完成本次載荷試驗。布置方案詳見圖1。

3.2 門機載荷試驗前對門機各項機構指標檢查

①檢查門機裝配是否符合設計圖紙要求。

②檢查金屬結構有無變形其聯(lián)接處是否松動，鋼絲繩的纏繞是否正確及壓板緊固情況。

③檢查機械部分的安裝質量。

1）起升機構部分，應根據設計圖紙對電動機、制動器、減速器、高度限位器、荷載限制器等進行檢查，其安裝應正確。2）行走機構部分，應根據設計圖紙對電動機、制動器、減速器、行程開關和緩沖器等進行檢查，其安裝應正確。3）門架部分，應檢查其安裝質量是否符合設計要求，各聯(lián)接處的螺栓應按規(guī)定擰緊。4）限位裝置部分，應按設計圖紙檢查，其安裝應正確。5）門機電纜卷筒裝置，應按設計圖紙檢查，其安裝方向應正確。6）傳動軸轉動是否靈活、固定連接是否可靠。7）制動輪的裝配質量應符合要求。8）檢查車輪對軌道的間隙應符合設計要求。

④檢查電氣部分的安裝質量。

1）用兆歐表檢查電路系統(tǒng)和所有電氣設備的絕緣電阻。

2）對所有電機、電控設備及電氣零星件等作直觀檢查，各電路對地絕緣電阻應大于0.5MΩ。

3.3 主要試驗方法

載荷試驗應按空載試驗、額載試驗、靜載試驗、動載試驗的順序進行。

①空載試驗：要求主動輪應在軌道全長上接觸，起升機構按總揚程起降三次，每次間隔30分鐘，行走機構沿軌道全長往返三次，且無啃軌現(xiàn)象?？蛰d試驗是檢查各機構運轉情況，檢查各機構工作時的準確性和平穩(wěn)性。空載試驗合格后，進行額載試驗。

②額載試驗：在指定的位置進行，利用2×630kN門機抓梁成“一”字吊起4個70t試重水袋，為了保持抓梁的平衡，利用水泵先將水庫中的水同時注入中間2個水袋至31.5t，然后再同時注入兩側水袋至額定載荷，即：2×63t=126t，檢查主梁的跨中下?lián)隙?，額定載荷試驗后門機不應有裂紋、聯(lián)接松動、構件損壞等缺陷。各機構運轉正常，無啃軌和三條腿現(xiàn)象。額載試驗合格后進行靜載試驗。

③靜載試驗：靜載試驗的目的是檢驗門機各部件和金屬結構的承載能力，靜載試驗的注水順序同額定載荷試驗的注水順序一樣，先往中間兩個70t試重水袋同時注入39.375t水，然后再同時注入兩側水袋至額定載荷的1.25倍，即：2×63t×1.25=157.5t，離開地面150mm，停懸不少于10分鐘，然后將水袋中的水放回庫區(qū)，檢查門架有無永久變形，如此重復最多三次門架不應產生永久性變形，電氣裝置無異常現(xiàn)象。門機無裂紋、聯(lián)接松動、構件損壞等影響起重機性能。靜載試驗合格后進行動載試驗。

④動載試驗：動載試驗的目的主要是檢查門機各機構及其制動器的工作性能，動載試驗的注水順序同額定載荷試驗的注水順序一樣，先往中間兩個70t試重水袋同時注入34.65t水，然后再同時注入兩側水袋至額定載荷的1.1倍時，即：2×63t×1.1=138.6t，門機進行起升、制動、大車運行的試驗，試驗時間不少于一小時。動載試驗過程中門機各機構應動作靈敏，工作平穩(wěn)可靠，各限位開關，安全裝置應動作準確可靠，動載試驗結束后各零部件無裂紋等損壞現(xiàn)象，各聯(lián)接處無松動。

⑤按照國家標準的要求，做好每一步驟試驗結果的詳細記錄。

4? 小結

對于起重機采用何種載荷試驗方法，應根據工程位置、周邊環(huán)境、設備性能參數(shù)，經技術評價和經濟評價后，選取性價比較高的試驗方式。察爾森溢洪道門式起重機利用水袋作為承載裝置不僅達到了試驗目的，還有效解決了傳統(tǒng)載重負荷的弊端，拓寬了門式起重機載荷試驗負荷選擇的范圍，同時實現(xiàn)了良好的經濟效益，符合新時代安全、環(huán)保的科技創(chuàng)新理念，為今后同類型的門式啟閉機載荷試驗提供了參考。

參考文獻：

[1]GB 50278-2010，起重設備安裝工程施工及驗收規(guī)范[S].

[2]GB/T5905-2011，起重機試驗規(guī)范和程序[S].

[3]羅磊，張力.利用拋物線函數(shù)研究單樁靜載荷試驗規(guī)律[J].價值工程，2018，37（20）：196-198.