黄金坪水电站主厂房桥机负荷试验

李 贵 吉

(四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川 康定　626001)



黄金坪水电站主厂房桥机负荷试验

李 贵 吉

(四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川 康定626001)

摘要：黄金坪水电站主厂房安装1台350 t+350 t/25 m桥式起重机，负责主机设备的吊装工作。负荷试验是桥机安装后检验桥机质量的必要步骤，但因其试验为一次性，往往成本高且试验所用吊笼、配重的选择和制作等都具有相当大的投入和难度。结合黄金坪水电站现场实际，通过优化负荷试验配重及吊具，采用电站压力钢管制作用的钢板作为配重块，设计了钢托架和专用钢丝绳吊具，提高了试验的安全性，节约了工程成本，对其它同类型电站桥机负荷试验具有一定的参考价值。

关键词：黄金坪水电站；桥机；负荷试验；配重

1概述

黄金坪水电站坝址位于四川省大渡河中上游康定市姑咱镇境内，上游与规划的长河坝水电站尾水相接，下游与泸定水电站水库相接，为大渡河干流规划22个梯级中的第11个梯级电站。

黄金坪水电站左岸主厂房350 t+350 t/25 m桥式起重机为电动、双梁、双小车桥式起重机，由杭州华新机电工程有限公司制造。桥机负荷试验的目的是对桥机的制造、安装质量进行全面的检查验收，以保证桥机在后期机电设备安装中的安全和可靠。

2负荷试验方案的选择

厂房桥机肩负着机电设备安装的使命，桥机负荷试验对电站机电安装工作起着重要作用。桥机安装后的负荷试验历来都是大型桥机试验需要解决的技术难题，同时也是桥机安装成本控制的关键点。

经过多年经验的积累，桥机负荷试验方案也形成了多种，主要是在配重块及吊装工具的选择方面存在差异。配重块可以选择铸铁配重、混凝土块配重、钢筋配重等，吊装工具则为定制的钢吊笼、钢丝绳等。对于小型桥机，由于起吊重量小，配重少，一般都采用施工期钢筋进行配重；但对于大型桥机，因其起重量大，配重块和吊具的选择就要经过严格的设计和计算。由于配重块在桥机安装投运前只使用一次，投运后一般不再做负荷试验，所以，从经济方面考虑配重块的选择就显得格外重要。

2.1原方案安全及成本分析

黄金坪水电站桥机负荷试验之原设计方案是采用混凝土墩作为配重块，每个混凝土墩重约20～30 t，用2对钢丝绳和卸扣挂装，混凝土墩在黄金坪水电站使用后，运输至上游的长河坝水电站重复使用。电站桥机设计要求的最大试验负荷为875 t，需制作约3 m×3 m×3 m的混凝土墩，单个混凝土墩重约23 t。按照试验要求，需要制作约30个混凝土墩。

原方案的主要缺点：

(1)混凝土墩制作周期长，需要内设钢筋网、预埋吊耳、混凝土立模和拌制等工序，制作及等强时间长，需要较大的制作及堆放场地；

(2)混凝土墩配重的试验方案安全性不高。每个混凝土墩要用钢丝绳挂在挂钩上，吊钩上的钢丝绳数量多，压股、易断裂且钢丝绳都挂在钩上受力不均，易造成事故；

(3)混凝土墩施工成本高。如果以每个混凝土墩设计两个吊点、选用单根钢丝绳吊装，根据经验公式，需要选择直径60 mm 的钢丝绳，长度20 m 左右。另外，每个混凝土墩需要配置35 t 级别的卡扣2 个。

(4)若采用混凝土墩，其后期存放与处理困难，由于其体积大，运输成本高。

考虑到混凝土墩密度小、体积大，在吊装中受挤压容易破碎，同时，外侧混凝土墩的钢丝绳角度太大，对负荷试验的安全影响大。混凝土配重块的制作周期、场地摆放、运输等亦存在很大的难度，对现场安装进度影响大。

2.2优化方案

在实施过程中，业主组织设计、监理及施工单位召开专题会讨论，提出了优化方案。

电站压力钢管的制作材料为厚度为28～32 mm，宽1 500～2 500 mm，长10 120 mm的钢板，总重量约2 000 t，正好在负荷试验期间运抵现场，满足负荷试验需要的配重块重量。因此，根据要求我们提出改变施工方案、采用钢板作为配重进行负荷试验。

该方案技术要点如下：

(1)试验用的钢托架制作：钢托架用于支撑钢板，托架尺寸比压力钢板稍大，托架的强度要满足最大负荷下钢板的承重。托架的吊点设置在4个角附近，吊点处焊接钢管及护板。

(2)钢丝绳的选择：所选择的钢丝绳直径为120 mm，单根钢丝绳长50 m，共4根。钢丝绳缠绕在托架上，钢丝绳由厂家定做，为闭环结构，不需要卡扣联接。

(3)托架腹板厚20 mm，翼板厚16 mm，箱型梁采用焊接结构。对钢丝绳托架相交处进行加固和圆滑处理，以避免对钢丝绳的损伤。

3负荷试验

黄金坪水电站350 t+350 t 双小车桥机现场试验包括主钩的空载试验、大小车行走试验、静负荷试验及动负荷试验。

3.1试验程序及流程

(1)试验的准备工作：编制试验方案及技术交底，试验人员的组织及培训，试验仪器及工器具的准备，桥机各部位的检查，配重钢板的倒运，成立现场指挥部。试验前，制造厂家的机械、电气工程师均提前到位，以便应对试验中出现的紧急状况。

(2)空负荷试验：通过空载试验，调试桥机电气、机械部件运行正常。

(3)负荷试验；包括50%静载荷试验、50%动载荷试验、75%静载荷试验、75%动载荷试验、100%静载荷试验、100%动载荷试验、125%静载荷试验、110%动载荷试验。

3.2空载试验

(1)分别空载启动各机构的电动机，确保传动系统和控制系统运转正常，三相电流平衡；各制动器能准确、及时的动作，各限位开关及安全装置动作准确、可靠；同时将1#、2#小车分别开到上、下游跨端用水准仪和钢板尺测量主梁上拱度，上拱度偏差应满足规范要求。

(2)大车在安装间至机组范围内以不同档位往返行走三次，车轮无啃轨现象且与轨道接触良好，主动轮在轨道全长范围内与轨道接触；车挡、限位可靠，检查大车不同档位的速度、制动距离。制动装置的动作迅速、准确、可靠。

(3)分别运行1#、2#小车在设计允许的范围内以不同档位上、下往返行走三次，车轮无啃轨现象且与轨道接触良好，主动轮在轨道全长范围内与轨道接触；车挡、限位可靠，检查小车在不同档位的速度与制动距离。制动装置的动作迅速、准确、可靠；同时调试电气并车装置是否运行正常。

(4)两小车起升机构上升、下降运转各半小时，检查钢丝绳缠绕是否正确；检查上限位和下限位装置动作可靠，测量不同档位上升、下降的速度和不同档位下降的制动距离。制动装置的动作应迅速、准确、可靠，电气保护与安全保护装置的动作应正确可靠。

(5)空载试验的同时，检查电气设备无异常发热现象，控制器的触头无烧灼现象；大、小车行走时，导电装置平稳、无卡阻、跳动及严重冒火现象。

(6)所有机械部件运转时，无冲击声和其他异常声音；机构运行平稳，无异常现象；运行机构启动或停止时主动车轮不应有明显的打滑，起动和制动正常可靠，限位开关动作正确；运转过程中制动闸瓦全部离开制动轮，无任何摩擦。

(7)操作方向与起重机构运转方向一致；所有齿轮和轴承具有良好的润滑，轴承温度不得超过65 ℃；检查车轮踏面和轨道接触印痕是否偏向外侧；试运行有无啃轨现象。起重机驾驶室内的噪音小于80 dB。

3.3静负荷试验

静负荷试验的目的是检验桥机各部件和金属结构的承载能力,试验荷载包括50%、75%、100%和125%额定负荷。

(1)桥机50%、75%、100%额定负荷静载试验。

试验时，将吊架摆放在桥机起吊中心位置。利用50 t 汽车吊在1#、2#吊架上分别码放试重块至包括吊架自重达到50%桥机额定负荷重量175 t(含吊架5 t)。将1#、2#小车开至主梁跨中并切换到电气并车状态，操作1#、2#起升机构上升离地约100 mm，检查吊架的平衡情况，必要时落地重新调整试重钢板。起升机构由慢至快分四档起升吊架，再由快至慢分四档下降吊架，测量和记录主提升机构分四档起升和下降时的速度以及电机的电压和电流。随后上升吊架距地面约500 mm，静置10 min，测量下滑量和桥机大梁挠度，在全面检查桥机后，将吊架慢档下落到地面。75%、100%额定负荷静载试验的程序与50%相同。图1为桥机100%静负荷试验照片。

图1　桥机100%负荷试验照片

(2)桥机125%的额定负荷静载试验。

两小车开到主梁跨中，利用50 t 汽车吊分别在1#、2#吊架再次加放试重块至起吊负荷总重达到125%桥机额定负荷。随后慢速起升125%的额定负荷离地面150～200 mm，停悬时间不少于10 min。如此重复两次，检查桥架应无焊缝开裂和永久变形。由于125%静载试验为破坏性试验，试验时间不宜过长，试验后要对桥机进行全面检查(特别是桥架)，因为125%静载试验后还将进行110%的动载试验。

3.4动负荷试验

动负荷试验的目的主要是检查桥机各机构及其制动器的工作性能。

(1)桥机50%、75%、100%额定负荷动载试验。

桥机50%、75%、100%额定负荷动载试验分别在其静负荷试验后进行。桥机在安装间位置，1#、2#小车开至主梁跨中并切换到电气并车状态，起升1#、2#吊架离地约500 mm，操作两小车前、后全程往返三次，测量和记录两小车分四档运行时的行走速度、电机的电压和电流；随后将大车开至机坑位置，提升机构全程起升和下降三次，测量和记录主提升机构分四档运行时的起升和下降速度及电机的电压和电流；最后大车在主厂房内来回变档行走三次，测量和记录大车分四档运行时的行走速度、电机的电压和电流。

(2)桥机110%额定负荷的动载试验。

110%额定负荷的动载试验在125%的额定负荷静载试验后进行，用50 t 汽车吊从1#、2#吊架上吊出一定数量的试重块，直至起吊负荷总重为110%额定负荷(1#、2#吊架上的试块重量为单小车额定负荷的110%)。试验和测量方法同上，按其工作循环，试验时间至少延续1 h。110%额定负荷动载试验(只在安装间范围内进行)的程序及内容主要包括：

3.5岩壁梁试验

在桥机负荷试验前厂房的岩壁梁全程已经具备试验条件。桥机负荷试验前，召开了岩壁吊车梁荷载试验启动准备前专题讨论会。会议要求：桥机50%、75%、100%、110%额定负荷动载试验的同时配合完成岩壁梁的负荷试验。

具体流程为：①桥机从安装间右端向1#机组方向行走(两小车位于上游侧)，桥机大车中心线运行至厂横0+027桩号时停车，两小车从上游侧

行走至下游侧；②大车继续向1#机组方向运行，当行至厂横0+54桩号后返回至厂横0+27处停车，小车从下游行走至厂纵中心线位置后停车，进行测点读数、外观检查等；③大车返回至起始位置；④进行岩壁吊车梁荷载试验时，小车从下游行至三纵中心线位置后停车的时间根据监测数据读取、计算、分析情况确定。

4结语

黄金坪水电站350 t+350 t双梁双小车桥式起重机负荷试验最终选择了安全性和经济性更高的托架+压力钢板+大直径钢丝绳的组合方案。试验前，通过设计和计算托架结构强度，合理选择了钢丝绳直径、压力钢板直径并将材料运输至厂房卸货，不仅提高了试验的安全性，缩短了试验周期，同时有效地利用了资源，提高了经济效益。

桥机负荷试验严格按照国家规范要求进行，系统地检查了桥机的制造和安装质量，为黄金坪水电站左岸地下厂房4台机组的安装提供了重要保障。黄金坪水电站桥机自2013年8月完成负荷试验至2015年12月厂房机电设备全部安装完成，桥机主体设备运行良好。

参考文献：

[1]刘旻,谢守斌. 大岗山水电站桥机负荷试验方案[J]. 四川水力发电,2013,32(6):68-70.

[2]谭玉平. 三峡工程左岸厂房1 200 t/125 t桥机负荷试验[J].水电站机电技术,2003,26(2)：17-21.

(责任编辑：李燕辉)

李贵吉(1984-)，男，四川资中人，工程师，硕士，从事水电站设备管理工作.

作者简介:

文章编号:1001-2184(2016)02-0011-03

文献标识码:B

中图分类号:TV7;TV53+2;TV731.6

收稿日期:2015-12-31