林秀浩

（溫州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院 溫州 325000)

大噸位起重機(jī)載荷試驗(yàn)的解決方案

林秀浩

（溫州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院 溫州 325000)

本文介紹了國(guó)內(nèi)外試重水袋的發(fā)展現(xiàn)狀和水袋的結(jié)構(gòu)組成，從試重水袋的安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、高精度等優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了論述。提出了大型起重機(jī)載荷試驗(yàn)的解決方案，即水袋載荷試驗(yàn)法。

大型 起重機(jī) 載荷試驗(yàn) 試重 水袋

1 引言

起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)的一個(gè)方面是重點(diǎn)產(chǎn)品大型化。由于起重作業(yè)是一種高危性作業(yè)，若在使用過(guò)程中起重機(jī)械一旦發(fā)生事故，特別是大型起重設(shè)備，將會(huì)發(fā)生群死群傷的悲劇。為了避免事故的發(fā)生，需要對(duì)新裝、改造、大修、移裝的起重機(jī)進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)，以鑒定其制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量。而載荷試驗(yàn)(額載、動(dòng)載、靜載)是監(jiān)督檢驗(yàn)中最重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。通過(guò)載荷試驗(yàn)可以檢驗(yàn)起重機(jī)械的產(chǎn)品質(zhì)量及安全性能指標(biāo)，例如起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的連接、變形情況，制動(dòng)器、起重量限制器和力矩限制器等安全裝置的有效狀況。

載荷試驗(yàn)，對(duì)于小噸位的起重機(jī)難度并不大，可以用鋼錠、水泥塊、叉車(chē)等作為試重塊；然而對(duì)于大噸位的起重機(jī)，比如上百?lài)嵣踔辽锨嵉?，就沒(méi)有那么簡(jiǎn)單了，試重的制作、運(yùn)輸、放置場(chǎng)地、捆綁、起吊、安全和精度都成問(wèn)題。甚至可能因?yàn)槠鹬貦C(jī)額定起重量太大找不到試重而沒(méi)有辦法做載荷試驗(yàn)，這給安裝單位極及檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)帶來(lái)了很大的麻煩。直接導(dǎo)致一些大噸位的起重機(jī)沒(méi)有進(jìn)行載荷試驗(yàn)就投入使用，給起重機(jī)的使用留下很大的安全隱患，也給檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和檢驗(yàn)人員帶來(lái)法律責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。

2 國(guó)內(nèi)外起重機(jī)載荷試驗(yàn)發(fā)展?fàn)顩r

現(xiàn)在國(guó)際上公認(rèn)的最安全、最有效的載荷試驗(yàn)解決方法是吊載試重水袋。它是美國(guó)Water Weights公司于1979年首先發(fā)明的，以它的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和安全性著稱(chēng)，現(xiàn)在已經(jīng)在船舶甲板強(qiáng)度測(cè)試、鉆井船懸臂梁測(cè)試、起重機(jī)載荷試驗(yàn)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。同時(shí)水袋在環(huán)境差的地方，也可以做軟體容器，長(zhǎng)期儲(chǔ)存水、油等液體，還可用于物資投放和災(zāi)區(qū)救援工作。在起重機(jī)試重方面，它將逐漸取代固體試重，成為主要的試重物?，F(xiàn)在通過(guò)科學(xué)組合布置，多個(gè)試重水袋同時(shí)懸掛方式，試重質(zhì)量已經(jīng)可以達(dá)到1500t。

國(guó)內(nèi)在這方面還處于剛剛起步階段，最近幾年才出現(xiàn)生產(chǎn)和租賃試重水袋的公司，這項(xiàng)技術(shù)在起重機(jī)載荷試驗(yàn)方面的應(yīng)用也很少。國(guó)內(nèi)水袋載荷試驗(yàn)比較典型的案例有：江蘇蘇州電科院450t龍門(mén)吊載荷實(shí)驗(yàn)和貴州馬馬崖水電站QE700t（350t+350t）雙鉤橋式起重機(jī)載荷試驗(yàn)。

3 試重水袋的結(jié)構(gòu)組成

試重水袋整體采用高強(qiáng)尼龍織物雙徑雙峰雙面PVC復(fù)合氣密材料，經(jīng)專(zhuān)用模具高壓熱合成型，袋體穿插高強(qiáng)度纖維吊索，使得水袋起吊安全得到充分保障。水袋裝滿(mǎn)水后呈水滴狀，水袋上設(shè)有若干根扁擔(dān)帶、收攏帶，其中扁擔(dān)帶下端連接于水袋底部設(shè)置的圓環(huán)上，若干根扁擔(dān)帶上端收攏后連接于水袋上方一點(diǎn)，收攏帶沿水袋本體表面橫向方向布置，水袋表面上部設(shè)置注水口，下部設(shè)置排水口，水袋表面還呈圓周狀均布設(shè)置有若干個(gè)拽點(diǎn)（如圖1所示），在使用過(guò)程中能有效避免水袋晃動(dòng)的情況。目前單水袋最多能容納70t水。

圖1 重水袋的結(jié)構(gòu)組成

4 試重水袋的優(yōu)勢(shì)分析

4.1 安全性高

首先，傳統(tǒng)的固體試重塊，會(huì)因?yàn)槔υ焕喂袒蛘咪h利的邊緣割斷捆綁鋼絲繩而造成傷亡事故。如果試重水袋發(fā)生類(lèi)似的滑落及掉落事故，導(dǎo)致的最嚴(yán)重結(jié)果也就是水袋本體破裂，水從袋體中流出，可以給操作人員足夠的觀(guān)察反應(yīng)時(shí)間，不會(huì)造成人員傷亡及損壞現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的情況。其次，與固體試塊的固定載荷不同，水袋的載荷是從零到額載線(xiàn)性增加的。在這個(gè)過(guò)程中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)起重機(jī)的一些問(wèn)題，比如制動(dòng)器的性能、金屬的連接情況、主梁的性能（變形、強(qiáng)度等）等，來(lái)決定我們是否繼續(xù)加載，避免試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)事故。

4.2 試驗(yàn)成本低

使用少數(shù)人力即能完成大噸位載荷試驗(yàn)。美國(guó)Water Weights公司曾就100t起重機(jī)載荷試驗(yàn)做過(guò)比較。如果采用固體試塊，則需要5輛卡車(chē)運(yùn)輸和5人在現(xiàn)場(chǎng)；而采用試重水袋，則只需要1輛卡車(chē)和2人在現(xiàn)場(chǎng)。由于運(yùn)輸費(fèi)的減少及需要人員數(shù)量的減少，而且無(wú)需制作吊籠及其他輔助工具，所以試驗(yàn)成本方面比較其他方案節(jié)省了50%左右。

4.3 質(zhì)量輕，體積小

水袋采用PVC材料制成，可折疊，有效的減少占地面積。此外，布料質(zhì)量輕，強(qiáng)度大，方便運(yùn)輸搬運(yùn)。最大70t載荷水袋，搬運(yùn)面積僅為2.95m×2.95m×2.95m，質(zhì)量為600kg，僅為滿(mǎn)載時(shí)質(zhì)量的1%左右，比傳統(tǒng)試重產(chǎn)品運(yùn)輸重量小數(shù)10倍，對(duì)于在運(yùn)輸不便利地區(qū)進(jìn)行載荷試驗(yàn)極為有利。

4.4 適用性廣

首先，試重水袋可以適用除升降機(jī)和機(jī)械式停車(chē)設(shè)備外的所有類(lèi)別的起重機(jī)，包括橋門(mén)式、塔式、流動(dòng)式、門(mén)座式、懸臂式、輕小型等各類(lèi)起重機(jī)械設(shè)備；其次，水袋能滿(mǎn)足各種噸位起重機(jī)的載荷試驗(yàn)要求。水袋的容量從1t～70t不等?？梢愿鶕?jù)不同的組合對(duì)各種噸位的起重機(jī)進(jìn)行載荷試驗(yàn)。再次，水袋所用材料安全、環(huán)保，具有耐低溫、耐腐蝕、耐油等特點(diǎn)，適用環(huán)境溫度為-50℃～80℃。因此水袋可以在酸堿、冷熱等惡劣條件下做載荷試驗(yàn)，保證在極端環(huán)境下不會(huì)受到外界的影響而產(chǎn)生安全事故。

4.5 節(jié)能環(huán)保

無(wú)論是吊籠還是混凝土塊制作，都需要耗用大量鋼材和水泥等高能耗材料，不利于環(huán)保和節(jié)能減排。用水做試重荷載，有明顯的節(jié)能減排效益。試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有污染，試驗(yàn)后水可以排回指定地點(diǎn)重復(fù)利用或不經(jīng)處理直接排回江河。試驗(yàn)完畢后，吊籠或者混凝土塊往往是被廢棄，會(huì)給環(huán)境造成污染；而水袋則可長(zhǎng)期重復(fù)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

4.6 滿(mǎn)足超大噸位載荷試驗(yàn)要求

目前單最大裝水量達(dá)70t。對(duì)一般額定起重量在單鉤55t以下的小型起重機(jī)，利用1只水袋就可以滿(mǎn)足靜載試驗(yàn)1.25倍起重量要求。對(duì)于上百?lài)嵞酥辽锨嵉某笮推鹬貦C(jī)，載荷實(shí)驗(yàn)可采用“掛葡萄”的方式一次性根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求將水袋全部掛裝完成，然后根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)要求注入不同重量的水，即可滿(mǎn)足噸位要求。根據(jù)最新的布置和載荷方案，現(xiàn)在通過(guò)掛多個(gè)水袋已經(jīng)能滿(mǎn)足1500t的起重機(jī)的載荷試驗(yàn)（見(jiàn)圖2所示）。

4.7 精度高

特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定，試驗(yàn)載荷的質(zhì)量誤差為±1%[3]。這就給起重機(jī)的試重塊提出了較高要求。固體試塊是很難達(dá)到這一要求的。采用試重水袋，配合高精度流量計(jì)，可準(zhǔn)確算出水袋的重量，保證計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在±1%以?xún)?nèi)，具有更高的精度，確保載荷試驗(yàn)順利完成。

4.8 節(jié)約減少試驗(yàn)時(shí)間

圖2 多水袋實(shí)驗(yàn)

吊籠制作、混凝土塊的預(yù)制、鐵塊、鋼筋或混凝土塊的轉(zhuǎn)運(yùn)都需要較長(zhǎng)時(shí)間，不利于保證工期。而水袋載荷試驗(yàn)可以大大的減少試驗(yàn)時(shí)間，只需根據(jù)起重機(jī)的額定載荷掛上相應(yīng)的水袋，然后將水注入水袋，不需要重復(fù)多次的掛裝，大大減少了試驗(yàn)工作量，縮短了試驗(yàn)工期，節(jié)約了時(shí)間成本。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法

筆者以100t的橋式起重機(jī)為例，來(lái)闡述水袋載荷試驗(yàn)方法。按照水袋加水由少到多，重量由輕到重的特點(diǎn)，做載荷試驗(yàn)的次序?yàn)椋侯~定載荷、起重量限制器、動(dòng)載荷試驗(yàn)和靜載荷試驗(yàn)。

5.1 準(zhǔn)備工作

將起重機(jī)開(kāi)至空曠處，把兩個(gè)70t的試重水袋掛上吊鉤。將注水管一頭連接水龍頭，另一頭連接水袋上的注水口，并在水龍頭的出水口連接上流量計(jì)，以便精確計(jì)算水的重量。關(guān)閉水袋底部的泄水口，防止一邊注水一邊泄水。相關(guān)人員和水袋保持安全距離。

5.2 進(jìn)行額載、靜載、動(dòng)載試驗(yàn)和起重量限制器試驗(yàn)

與采用固體試重時(shí)的要求和方法一樣，按照安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行，這里不再贅述。

5.3 試驗(yàn)后清理

打開(kāi)水袋底部的泄水閥，將水排到河道或者蓄水池。在排水的時(shí)候要注意將排水管的底部綁住，防止因排水壓力過(guò)大，排水管亂甩打到人。水放完畢后，卸下水袋打包存放。

6 結(jié)論

載荷試重水袋有輕便、環(huán)保、節(jié)能、安全、經(jīng)濟(jì)等諸多優(yōu)點(diǎn)，特別適合大型起重機(jī)載荷試驗(yàn)上的應(yīng)用，解決了安裝單位沒(méi)有配置無(wú)法自檢的問(wèn)題，檢驗(yàn)單位沒(méi)有試重?zé)o法監(jiān)檢的困擾。對(duì)起重機(jī)的安全運(yùn)行起著重要的作用。值得在安裝單位和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)中推廣使用。

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

2 TSG Q7016-2008起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則[S]．

3 孫社教.塔式起重機(jī)檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策[J].中國(guó)特種設(shè)備安全,2011,27(3):27～29．

4 于春華.起重機(jī)械檢驗(yàn)中安全性能指標(biāo)的合理判定[J].中國(guó)特種設(shè)備安全,2011,27(11):26～28．

5 趙西城.大型起重機(jī)械制造監(jiān)檢的幾個(gè)要點(diǎn)[J].中國(guó)特種設(shè)備安全,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，碩士，責(zé)任工程師，主要研究方向起重機(jī)載荷試驗(yàn)。

2014-08-12）