大吨位起重机载荷试验的解决方案

林秀浩

（温州市特种设备检测研究院 温州 325000)

大吨位起重机载荷试验的解决方案

林秀浩

（温州市特种设备检测研究院 温州 325000)

本文介绍了国内外试重水袋的发展现状和水袋的结构组成，从试重水袋的安全、经济、节能、环保、高精度等优势进行了论述。提出了大型起重机载荷试验的解决方案，即水袋载荷试验法。

大型 起重机 载荷试验 试重 水袋

1 引言

起重机发展趋势的一个方面是重点产品大型化。由于起重作业是一种高危性作业，若在使用过程中起重机械一旦发生事故，特别是大型起重设备，将会发生群死群伤的悲剧。为了避免事故的发生，需要对新装、改造、大修、移装的起重机进行监督检验，以鉴定其制造质量和安装质量。而载荷试验(额载、动载、静载)是监督检验中最重要的检验项目之一。通过载荷试验可以检验起重机械的产品质量及安全性能指标，例如起重机金属结构的连接、变形情况，制动器、起重量限制器和力矩限制器等安全装置的有效状况。

载荷试验，对于小吨位的起重机难度并不大，可以用钢锭、水泥块、叉车等作为试重块；然而对于大吨位的起重机，比如上百吨甚至上千吨的，就没有那么简单了，试重的制作、运输、放置场地、捆绑、起吊、安全和精度都成问题。甚至可能因为起重机额定起重量太大找不到试重而没有办法做载荷试验，这给安装单位极及检验机构带来了很大的麻烦。直接导致一些大吨位的起重机没有进行载荷试验就投入使用，给起重机的使用留下很大的安全隐患，也给检验机构和检验人员带来法律责任风险。

2 国内外起重机载荷试验发展状况

现在国际上公认的最安全、最有效的载荷试验解决方法是吊载试重水袋。它是美国Water Weights公司于1979年首先发明的，以它的实用性、经济性和安全性著称，现在已经在船舶甲板强度测试、钻井船悬臂梁测试、起重机载荷试验等领域得到了应用。同时水袋在环境差的地方，也可以做软体容器，长期储存水、油等液体，还可用于物资投放和灾区救援工作。在起重机试重方面，它将逐渐取代固体试重，成为主要的试重物。现在通过科学组合布置，多个试重水袋同时悬挂方式，试重质量已经可以达到1500t。

国内在这方面还处于刚刚起步阶段，最近几年才出现生产和租赁试重水袋的公司，这项技术在起重机载荷试验方面的应用也很少。国内水袋载荷试验比较典型的案例有：江苏苏州电科院450t龙门吊载荷实验和贵州马马崖水电站QE700t（350t+350t）双钩桥式起重机载荷试验。

3 试重水袋的结构组成

试重水袋整体采用高强尼龙织物双径双峰双面PVC复合气密材料，经专用模具高压热合成型，袋体穿插高强度纤维吊索，使得水袋起吊安全得到充分保障。水袋装满水后呈水滴状，水袋上设有若干根扁担带、收拢带，其中扁担带下端连接于水袋底部设置的圆环上，若干根扁担带上端收拢后连接于水袋上方一点，收拢带沿水袋本体表面横向方向布置，水袋表面上部设置注水口，下部设置排水口，水袋表面还呈圆周状均布设置有若干个拽点（如图1所示），在使用过程中能有效避免水袋晃动的情况。目前单水袋最多能容纳70t水。

图1 重水袋的结构组成

4 试重水袋的优势分析

4.1 安全性高

首先，传统的固体试重块，会因为捆扎不牢固或者锋利的边缘割断捆绑钢丝绳而造成伤亡事故。如果试重水袋发生类似的滑落及掉落事故，导致的最严重结果也就是水袋本体破裂，水从袋体中流出，可以给操作人员足够的观察反应时间，不会造成人员伤亡及损坏现场设备的情况。其次，与固体试块的固定载荷不同，水袋的载荷是从零到额载线性增加的。在这个过程中，可以及时发现起重机的一些问题，比如制动器的性能、金属的连接情况、主梁的性能（变形、强度等）等，来决定我们是否继续加载，避免试验过程中出现事故。

4.2 试验成本低

使用少数人力即能完成大吨位载荷试验。美国Water Weights公司曾就100t起重机载荷试验做过比较。如果采用固体试块，则需要5辆卡车运输和5人在现场；而采用试重水袋，则只需要1辆卡车和2人在现场。由于运输费的减少及需要人员数量的减少，而且无需制作吊笼及其他辅助工具，所以试验成本方面比较其他方案节省了50%左右。

4.3 质量轻，体积小

水袋采用PVC材料制成，可折叠，有效的减少占地面积。此外，布料质量轻，强度大，方便运输搬运。最大70t载荷水袋，搬运面积仅为2.95m×2.95m×2.95m，质量为600kg，仅为满载时质量的1%左右，比传统试重产品运输重量小数10倍，对于在运输不便利地区进行载荷试验极为有利。

4.4 适用性广

首先，试重水袋可以适用除升降机和机械式停车设备外的所有类别的起重机，包括桥门式、塔式、流动式、门座式、悬臂式、轻小型等各类起重机械设备；其次，水袋能满足各种吨位起重机的载荷试验要求。水袋的容量从1t～70t不等。可以根据不同的组合对各种吨位的起重机进行载荷试验。再次，水袋所用材料安全、环保，具有耐低温、耐腐蚀、耐油等特点，适用环境温度为-50℃～80℃。因此水袋可以在酸碱、冷热等恶劣条件下做载荷试验，保证在极端环境下不会受到外界的影响而产生安全事故。

4.5 节能环保

无论是吊笼还是混凝土块制作，都需要耗用大量钢材和水泥等高能耗材料，不利于环保和节能减排。用水做试重荷载，有明显的节能减排效益。试验过程中没有污染，试验后水可以排回指定地点重复利用或不经处理直接排回江河。试验完毕后，吊笼或者混凝土块往往是被废弃，会给环境造成污染；而水袋则可长期重复利用，不会对环境造成污染。

4.6 满足超大吨位载荷试验要求

目前单最大装水量达70t。对一般额定起重量在单钩55t以下的小型起重机，利用1只水袋就可以满足静载试验1.25倍起重量要求。对于上百吨乃至上千吨的超大型起重机，载荷实验可采用“挂葡萄”的方式一次性根据实验要求将水袋全部挂装完成，然后根据不同实验要求注入不同重量的水，即可满足吨位要求。根据最新的布置和载荷方案，现在通过挂多个水袋已经能满足1500t的起重机的载荷试验（见图2所示）。

4.7 精度高

特种设备安全技术规范规定，试验载荷的质量误差为±1%[3]。这就给起重机的试重块提出了较高要求。固体试块是很难达到这一要求的。采用试重水袋，配合高精度流量计，可准确算出水袋的重量，保证计量标准在±1%以内，具有更高的精度，确保载荷试验顺利完成。

4.8 节约减少试验时间

图2 多水袋实验

吊笼制作、混凝土块的预制、铁块、钢筋或混凝土块的转运都需要较长时间，不利于保证工期。而水袋载荷试验可以大大的减少试验时间，只需根据起重机的额定载荷挂上相应的水袋，然后将水注入水袋，不需要重复多次的挂装，大大减少了试验工作量，缩短了试验工期，节约了时间成本。

5 现场试验方法

笔者以100t的桥式起重机为例，来阐述水袋载荷试验方法。按照水袋加水由少到多，重量由轻到重的特点，做载荷试验的次序为：额定载荷、起重量限制器、动载荷试验和静载荷试验。

5.1 准备工作

将起重机开至空旷处，把两个70t的试重水袋挂上吊钩。将注水管一头连接水龙头，另一头连接水袋上的注水口，并在水龙头的出水口连接上流量计，以便精确计算水的重量。关闭水袋底部的泄水口，防止一边注水一边泄水。相关人员和水袋保持安全距离。

5.2 进行额载、静载、动载试验和起重量限制器试验

与采用固体试重时的要求和方法一样，按照安全技术规范和标准的规定进行，这里不再赘述。

5.3 试验后清理

打开水袋底部的泄水阀，将水排到河道或者蓄水池。在排水的时候要注意将排水管的底部绑住，防止因排水压力过大，排水管乱甩打到人。水放完毕后，卸下水袋打包存放。

6 结论

载荷试重水袋有轻便、环保、节能、安全、经济等诸多优点，特别适合大型起重机载荷试验上的应用，解决了安装单位没有配置无法自检的问题，检验单位没有试重无法监检的困扰。对起重机的安全运行起着重要的作用。值得在安装单位和检验机构中推广使用。

1 ASME B30.17-2006.American Nation Standard[S]．

2 TSG Q7016-2008起重机械安装改造重大维修监督检验规则[S]．

3 孙社教.塔式起重机检验风险与对策[J].中国特种设备安全,2011,27(3):27～29．

4 于春华.起重机械检验中安全性能指标的合理判定[J].中国特种设备安全,2011,27(11):26～28．

5 赵西城.大型起重机械制造监检的几个要点[J].中国特种设备安全,2009,25(4):24～25．

The Solution to the Load Test of Large-tonnage Cranes

Lin Xiuhao
(Wenzhou Special Equipment Inspection and Research Institute Wenzhou 325000)

This paper introduces the development status and the structure of water bag test and discusses the safety, economy, energy saving, environmental protection, high precision advantages of the trial weight bag. Water bag load test method is proposed as the solution of large crane load testing.

Large Cranes Load test Block Water bag

X 941

：B

167 3－257 X(201 4)1 2－1 0－04D O I: 1 0.396 9/j.i s s n.167 3-257 X.201 4.1 2.003

林秀浩（1981～），男，硕士，责任工程师，主要研究方向起重机载荷试验。

2014-08-12）