察尔森水库2×630kN门机水袋注水法载荷试验的应用研究

苏东芳 侯杰

摘要：门式起重机载荷试验是起重机械安装监检中极为重要的一环，是对起重机械各项性能的综合检验，传统的门机载荷试验多采用钢筋或混凝土试块，运输难度大，成本较高。相较于使用传统试块进行载荷试验，水袋注水法既经济又安全、环保。本文重点阐述了利用水袋注水法进行门机载荷试验的技术、经济评价及试验方法，为以后类似起重设备载荷试验提供参考。

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.

關键词：2×630kN门机;水袋注水法;载荷试验;应用研究

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

中图分类号：U653.921                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0113-02

1  概述

察尔森水库位于嫩江支流洮儿河中游、内蒙古自治区科右前旗境内，是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、养殖等综合利用的大Ⅰ型水库，也是洮儿河干流上唯一一座控制性骨干工程。察尔森水库溢洪道布置1台2×630kN单向门机，轨上扬程12m，总扬程17m，轨距5m，主要负责3孔1扇12m×13m-12.45m溢洪道检修闸门的启闭。门机载荷试验是检验起重机械产品质量及安全性能综合性的重要指标，通过载荷试验可以检测出门机的金属结构变形情况，以及门机各部位的焊接、裂纹、连接的损坏情况，门机在正式使用前必须要进行载荷试验，载荷试验合格后，门机方可投入使用。察尔森水库2×630kN门机由起升机构、门架、大车行走机构、回转吊、液压夹轨器、风速仪、避雷装置、司机室、供电装置、门机轨道、电气控制系统与附属设备等组成。起升机构额定起升容量为2×630kN，起升机构双吊点对称布置，采用双联卷筒全封闭式传动。察尔森2×630kN单向门机载荷试验经过方案比较、经济评价、门机技术参数和水袋技术参数的计算和校核，最终采用了水袋注水法载荷试验的方法，并取得了成功。水袋注水法在电站轨距较大的桥式起重机载荷试验中有很好的应用，但门机的轨距较小，水袋尺寸较大，目前还没有得到广泛的应用。察尔森门机采用水袋作为承载装置进行试验，也是一个大胆的尝试。下面将对察尔森2×630kN单向门机水袋注水法载荷试验的技术、经济进行评价，并对试验方法进行详细的叙述。

2  传统试块法与水袋注水法方案比较及评价

2.1 传统试块法与水袋注水法技术比较与评价

根据GB/T5905-2011《起重机试验规范和程序》等国家相关规范、标准规定，在制造、改造和起重机的承载结构或部件经过修理后，首次投入使用的起重机，应该验证起重机的性能。如果没有特别要求，一般起重机静载试验的试验载荷为1.25P，动载试验的试验载荷为1.1P，特种设备安全技术规范还规定试验载荷的质量误差为±1%。这就给起重机的试验配重提出了较高要求。对一般小型起重机而言，配重不难解决，但对一些大型起重机，特别是偏远地区使用的大型起重机，如水电站用起重机，解决配重块是一个较大的难题。

传统的起重机试验配重多采用钢筋或钢板，现场满足条件的也可以采用混凝土试块。钢筋或钢板配重因现场的钢筋直径并不统一，即使同一尺寸，实际也会和标称值有出入，因此准确统计成捆钢筋重量比较困难;混凝土配重块的密度、体积精度也难以达到±1%的要求。由于起重机的载荷限制器需要利用配重作调试，如果配重的重量不准确，则载荷限制器调试的结果也不会准确。

水袋注水法，是利用水袋作为承载装置进行载荷试验，水袋所用材料安全、无毒、环保，具有耐低温、一定程度上耐腐蚀（海水）、耐油等特点。利用水袋进行试验可以就地取水，使用后的水可以排放到业主指定的区域，也可以直接排放至河流中，不会造成水源的浪费和污染，具有很高的环保性。如发生与其他方案相似的滑落及掉落事故，导致的最严重结果可能是水袋本体破裂，水从水袋中慢慢流出，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，具有更高的安全性。

2.2 传统试块法与水袋注水法经济比较与评价

起重机试验配重采取租赁成捆钢筋或钢板的，因工地现场无大量型号规格一致的材料，需要去市场上进行租赁。对比较偏远的施工现场，除了高昂的租赁费，大吨位的配重运输成本也是非常可观的。另外因起重量较大，钢筋捆数较多，无法直接起吊，必须另设计一套吊具，用以摆放成捆钢筋。而载荷试验是一次性的，故吊具也是一次性的，不能重复利用，造成浪费。采取预制混凝土块作为配重使用，虽然运输成本低，但试验后这些混凝土块就失去了价值，变成了废弃物，既浪费又不环保。传统试块运输、装卸、摆放，试验过程的调整等均需要大量的人员配合，一次试验投入成本较高，安全隐患也较多。

水袋注水法，水袋最大容量70t水，但空水袋自重只有600kg，且可折叠，同常规配重相比，运输成本大大降低，同时可就地取水和排水，又方便又经济实用。同时利用水袋进行载荷试验，操作比较简便，使用少数人力即可完成试验。

3  察尔森溢洪道门机水袋注水法载荷试验方案

3.1 溢洪道2×630kN单向门机水袋布置方案

根据溢洪道2×630kN单向门机的技术参数，试验前经过对抓梁最大承重力的计算，利用抓梁起吊水袋可以完成本次载荷试验，2×630kN单向门机轨距跨距为5m，水袋最大直径为4.9m，为了保证载荷试验时抓梁的平衡，选用4个容量为70t水袋成“一”字型悬挂于抓梁下方，4个70t水袋最大重量满足额定载荷试验、静载试验、动载试验的载荷要求，最大重量的载荷试验为静载试验，即额定起重量的1.25倍，为2×63t×1.25=157.5t。综合考虑2×630kN单向门机的轨距、单个水袋最大直径等技术参数，最终选取4个70t试重水袋来完成本次载荷试验。布置方案详见图1。

3.2 门机载荷试验前对门机各项机构指标检查

①检查门机装配是否符合设计图纸要求。

②检查金属结构有无变形其联接处是否松动，钢丝绳的缠绕是否正确及压板紧固情况。

③检查机械部分的安装质量。

1）起升机构部分，应根据设计图纸对电动机、制动器、减速器、高度限位器、荷载限制器等进行检查，其安装应正确。2）行走机构部分，应根据设计图纸对电动机、制动器、减速器、行程开关和缓冲器等进行检查，其安装应正确。3）门架部分，应检查其安装质量是否符合设计要求，各联接处的螺栓应按规定拧紧。4）限位装置部分，应按设计图纸检查，其安装应正确。5）门机电缆卷筒装置，应按设计图纸检查，其安装方向应正确。6）传动轴转动是否灵活、固定连接是否可靠。7）制动轮的装配质量应符合要求。8）检查车轮对轨道的间隙应符合设计要求。

④检查电气部分的安装质量。

1）用兆欧表检查电路系统和所有电气设备的绝缘电阻。

2）对所有电机、电控设备及电气零星件等作直观检查，各电路对地绝缘电阻应大于0.5MΩ。

3.3 主要试验方法

载荷试验应按空载试验、额载试验、静载试验、动载试验的顺序进行。

①空载试验：要求主动轮应在轨道全长上接触，起升机构按总扬程起降三次，每次间隔30分钟，行走机构沿轨道全长往返三次，且无啃轨现象。空载试验是检查各机构运转情况，检查各机构工作时的准确性和平稳性。空载试验合格后，进行额载试验。

②额载试验：在指定的位置进行，利用2×630kN门机抓梁成“一”字吊起4个70t试重水袋，为了保持抓梁的平衡，利用水泵先将水库中的水同时注入中间2个水袋至31.5t，然后再同时注入两侧水袋至额定载荷，即：2×63t=126t，检查主梁的跨中下挠度，额定载荷试验后门机不应有裂纹、联接松动、构件损坏等缺陷。各机构运转正常，无啃轨和三条腿现象。额载试验合格后进行静载试验。

③静载试验：静载试验的目的是检验门机各部件和金属结构的承载能力，静载试验的注水顺序同额定载荷试验的注水顺序一样，先往中间两个70t试重水袋同时注入39.375t水，然后再同时注入两侧水袋至额定载荷的1.25倍，即：2×63t×1.25=157.5t，离开地面150mm，停悬不少于10分钟，然后将水袋中的水放回库区，检查门架有无永久变形，如此重复最多三次门架不应产生永久性变形，电气装置无异常现象。门机无裂纹、联接松动、构件损坏等影响起重机性能。静载試验合格后进行动载试验。

④动载试验：动载试验的目的主要是检查门机各机构及其制动器的工作性能，动载试验的注水顺序同额定载荷试验的注水顺序一样，先往中间两个70t试重水袋同时注入34.65t水，然后再同时注入两侧水袋至额定载荷的1.1倍时，即：2×63t×1.1=138.6t，门机进行起升、制动、大车运行的试验，试验时间不少于一小时。动载试验过程中门机各机构应动作灵敏，工作平稳可靠，各限位开关，安全装置应动作准确可靠，动载试验结束后各零部件无裂纹等损坏现象，各联接处无松动。

⑤按照国家标准的要求，做好每一步骤试验结果的详细记录。

4  小结

对于起重机采用何种载荷试验方法，应根据工程位置、周边环境、设备性能参数，经技术评价和经济评价后，选取性价比较高的试验方式。察尔森溢洪道门式起重机利用水袋作为承载装置不仅达到了试验目的，还有效解决了传统载重负荷的弊端，拓宽了门式起重机载荷试验负荷选择的范围，同时实现了良好的经济效益，符合新时代安全、环保的科技创新理念，为今后同类型的门式启闭机载荷试验提供了参考。

参考文献：

[1]GB 50278-2010，起重设备安装工程施工及验收规范[S].

[2]GB/T5905-2011，起重机试验规范和程序[S].

[3]罗磊，张力.利用抛物线函数研究单桩静载荷试验规律[J].价值工程，2018，37（20）：196-198.