艾國山（中石化勝利油建工程有限公司 山東 東營 257064）

一、概述

近年來，隨著國際、國內(nèi)大口徑長輸管道工程建設(shè)的不斷發(fā)展，管道工程安裝施工已涉及到各種復(fù)雜地域和環(huán)境，工程施工質(zhì)量要求也越來越苛刻。由于特殊地域的工程施工條件日趨復(fù)雜化，工程施工成本不斷增加，施工效率亟待提高。目前施工使用的多為傳統(tǒng)分離式發(fā)電站，具有體積大、自身重、造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、保養(yǎng)、維修繁瑣等缺點(diǎn)，而且只能為焊接設(shè)備提供電源，因此，傳統(tǒng)分離式設(shè)備已滿足不了目前的各類野外工程施工需求。

多功能工程車具有集照明、移動(dòng)、發(fā)電、焊接為一體的優(yōu)點(diǎn)，是專為野外施工優(yōu)化設(shè)計(jì)的一體化集成施工設(shè)備。目的是為野外焊接施工提供多功能、可靠程度高，易于使用和維護(hù)的施工機(jī)具，以解決分離式設(shè)備存在的諸多問題。

二、主要研究內(nèi)容

隨著國內(nèi)西氣東輸?shù)却笮凸艿拦こ痰氖┕そㄔO(shè)及投產(chǎn)，中國油氣管道施工技術(shù)得到了較快發(fā)展。管道安裝施工已涉及到山地、水網(wǎng)、沙漠、戈壁等陸地多變地形。從施工角度來講，很多地區(qū)的地理環(huán)境復(fù)雜，目前施工使用的分離式供電和焊接電源設(shè)備，不但能耗高、效率低，而且現(xiàn)場使用極不方便，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)施工的需要?！肮艿朗┕ざ喙δ芄こ誊嚒苯?jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，集成管道施工所需主要功能，是解決這一施工難題的最佳途徑。

多功能工程車由輪式拖拉機(jī)、發(fā)電焊接一體機(jī)、動(dòng)力同步匹配及穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)、移動(dòng)平臺、積木式鋼結(jié)構(gòu)箱體、梁架等主要部分組成。設(shè)計(jì)重點(diǎn)在發(fā)電和提供焊接電源，為一體化集成設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)經(jīng)過科學(xué)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，主要解決了動(dòng)力同步匹配及穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難題。發(fā)電、焊接一體機(jī)設(shè)計(jì)的基本理論是將發(fā)電機(jī)與電焊機(jī)進(jìn)行集成，形成集成化多功能施工設(shè)備；動(dòng)力同步匹配及穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是將多功能工程車動(dòng)力部分與發(fā)電焊接一體機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力高效傳送并保證整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠。

1.多功能工程車輪式拖拉機(jī)部分選型：

根據(jù)國內(nèi)和油田管道施工經(jīng)驗(yàn)，按照復(fù)雜施工環(huán)境因素，選擇適應(yīng)性強(qiáng)的源動(dòng)力部分。經(jīng)調(diào)研，動(dòng)力部分需要滿足能適應(yīng)野外各類陸地、山地等惡劣環(huán)境，具有全獨(dú)立式動(dòng)力輸出功能，能夠滿足25°的爬坡能力，發(fā)動(dòng)機(jī)排放符合國Ⅱ以上標(biāo)準(zhǔn)等基本條件。

經(jīng)過廣泛的調(diào)研論證，選用“東方紅LX804”輪式拖拉機(jī)符合以上條件。

2.多功能工程車發(fā)電焊接一體機(jī)部分設(shè)計(jì)：

根據(jù)當(dāng)前管線焊接要求電焊機(jī)電流調(diào)節(jié)范圍通常為60 A～400 A。施工隊(duì)伍通常使用雙把手工焊及半自動(dòng)焊。根據(jù)已經(jīng)選型的東方紅拖拉機(jī)，以及現(xiàn)場焊接的實(shí)際情況。我們確定了發(fā)電焊接一體機(jī)的基本參數(shù)，但現(xiàn)市場中沒有發(fā)現(xiàn)合適的發(fā)電焊接一體機(jī)，為了能夠匹配焊機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，我公司與電王精密電器（北京）有限公司進(jìn)行合作，共同研制開發(fā)雙支點(diǎn)、軸輸出結(jié)構(gòu)的發(fā)電焊接一體機(jī)，作為多功能工程車的匹配設(shè)備。

3.多功能工程車動(dòng)力同步匹配及穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

（1）多功能工程車動(dòng)力同步匹配設(shè)計(jì)；

多功能工程車動(dòng)力同步匹配設(shè)計(jì)就是通過帶傳動(dòng)將拖拉機(jī)的動(dòng)力傳送至發(fā)電焊接一體機(jī)?？紤]到設(shè)備實(shí)際使用要求，發(fā)電焊機(jī)一體機(jī)要為施工提供穩(wěn)定的電流，考慮到帶傳動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)計(jì)‘東方紅－LX804’型輪式拖拉機(jī)與發(fā)電焊機(jī)一體機(jī)之間通過帶傳動(dòng)連接。經(jīng)過計(jì)算優(yōu)化，使用同步帶傳動(dòng)，效率明顯要比普通V型帶要高，能夠更好的滿足發(fā)電焊接一體機(jī)對動(dòng)力的需求。

（2）多功能工程車穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

多功能工程車穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是通過同步帶設(shè)計(jì)、無鍵脹套設(shè)計(jì)、同步帶脹緊調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來達(dá)到同步帶傳動(dòng)部分系統(tǒng)穩(wěn)定的目的。

（3）多功能工程車防護(hù)棚部分設(shè)計(jì)：

由于多功能工程車施工環(huán)境的不確定性，會(huì)對多功能工程車主要部件，發(fā)電焊接一體機(jī)部分造成不同程度的損傷。為了使得設(shè)計(jì)的多功能工程車能夠適應(yīng)各種不同的施工環(huán)境，我們?yōu)槎喙すこ誊囋O(shè)計(jì)了防護(hù)棚。防護(hù)棚采用積木式結(jié)構(gòu)，具有美觀大方，使用方便，維護(hù)簡單的特點(diǎn)。

（4）多功能工程車防護(hù)廂體梁架部分設(shè)計(jì)：

根據(jù)原車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)使用設(shè)備負(fù)荷設(shè)計(jì)計(jì)算，確定梁架的各項(xiàng)尺寸參數(shù)、各鋼板厚度以及各個(gè)加強(qiáng)筋位置。結(jié)合野外施工的特殊工況特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)為復(fù)合式結(jié)構(gòu)，多功能形式。具有較強(qiáng)的抗彎曲和抗扭曲能力。設(shè)備在高速行駛時(shí)具有平衡性和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。梁架兩側(cè)設(shè)計(jì)有吊鉤，便于設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)輸時(shí)裝卸用。梁架后部設(shè)計(jì)有牽引鉤，可牽引其它輔助設(shè)備等。

三、多功能工程車的主要技術(shù)參數(shù)

名稱輪式拖拉機(jī)參數(shù)拖拉機(jī)型號標(biāo)定功率(K w)驅(qū)動(dòng)方式最小離地間隙(mm)最小轉(zhuǎn)向圓半徑(m)動(dòng)力輸出軸功率(K w)燃油箱容量(L)燃油消耗率g/k W.h發(fā)電電焊機(jī)型號型 號45G Z H-2 SY J型輪式拖拉機(jī)(東方紅-X804)58.8四輪驅(qū)動(dòng)4303.9≥50115額定工況≤235型號：H W800防護(hù)等級：I P23；絕緣等級：F電焊機(jī)額定功率(k W)額定電流(A)額定電壓(V)空載電壓(V)電流調(diào)節(jié)范圍(A)適用焊條( mm)平特性空載電壓(V)額定功率(k W)額定電流(A)額定使用率(/%)發(fā)電機(jī)型號13.4×2380×235.285(60～400)×22.5～6.022～4311×2350×280

—發(fā)電機(jī) 傳動(dòng)系 尺寸額定功率(K w)額定電壓(V)輸出頻率(H z)相數(shù)額定轉(zhuǎn)速(r p m)錐套皮帶輪型號(小)錐套皮帶輪型號(大)傳動(dòng)帶外形尺寸(mm)整車質(zhì)量(K g)30 A C 3805050三相四線1500 SPB 175-5/3020-55 SPB 250-5/3535-55 SPB-55100×2170×2875質(zhì)量

四、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

1.通過將移動(dòng)平臺、發(fā)電機(jī)、電焊機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，功能集成后形成能夠同時(shí)發(fā)電和提供焊接電源的一體化設(shè)備。

2.通過同步匹配及穩(wěn)定調(diào)節(jié)系統(tǒng)獨(dú)特設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輪式拖拉機(jī)輸出動(dòng)力與發(fā)電焊接一體機(jī)的同步匹配，保證了“多功能工程車”傳動(dòng)的穩(wěn)定性和輸出可調(diào)節(jié)功能。

五、應(yīng)用情況

“多功能工程車”自研制成功以來，我公司一直致力于設(shè)備的市場推廣工作。并與2010年3月31日—2010年4月2日參加了廊坊國際管道展。 我公司研制的多功能工程車在展會(huì)上受到各施工單位的關(guān)注。

經(jīng)過公司一直努力，“多功能工程車”先后在山東天然氣管道工程、勝利油田熱電聯(lián)供項(xiàng)目、西氣東輸二線工程、榆林至濟(jì)南天然氣第三標(biāo)段、第五標(biāo)、第十一標(biāo)段管道工程內(nèi)部推廣使用43多臺。江蘇中石化購買了4臺、廊坊市融通石油機(jī)械設(shè)備有限責(zé)任公司購買了6臺。經(jīng)過數(shù)月的施工檢驗(yàn)，多功能施工車創(chuàng)產(chǎn)增效效果明顯，受到使用單位的一致好評。

六、經(jīng)濟(jì)狀況分析

作為長輸管道施工的專業(yè)化隊(duì)伍，就目前承攬的陸地大口徑管線施工任務(wù)，共需要300多臺移動(dòng)焊接設(shè)備，而現(xiàn)在能夠在工地使用的只有160多臺，且都是幾年前的老產(chǎn)品，有一半以上亟待更換。

如果公司再次購進(jìn)300臺分離式移動(dòng)發(fā)電設(shè)備，按照每臺40萬元計(jì)算需要資金：300臺×40萬元=12000萬元；

如果全部自行研制生產(chǎn)，每臺多功能工程車產(chǎn)值按21萬元計(jì)算，則：

300臺×21萬元=5700萬元；

通過測算計(jì)算，設(shè)備購進(jìn)一項(xiàng)就能節(jié)省資金6000萬元。

如果按照多功能工程車每臺25萬元出售，每臺可得利潤4萬元，外部市場按照每年500臺估算，則可得年利潤：

500臺×4萬元/臺=2000萬元。

由此可見，該項(xiàng)目具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和明顯的社會(huì)效益。

[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]《工程機(jī)械地面力學(xué)與作業(yè)理論》楊士敏，傅香如；人民交通出版社，2010.06.