嚴競博　陳祖強　陸忠華

上海振華重工集團(股份)有限公司

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繞樁吊滑觸線安裝設(shè)計

嚴競博陳祖強陸忠華

上海振華重工集團(股份)有限公司

滑觸線作為繞樁式起重機的一種新型供電形式，具有自重輕、不受角度約束等優(yōu)勢。對如何設(shè)計滑觸線固定支架及有效控制安裝精度進行了分析，減輕了起重機重量，解決了繞樁式起重機自由全回轉(zhuǎn)的問題。

繞樁吊; 滑觸線; 公差控制

1　前言

近年來，隨著清潔能源所占比例的逐年提高，風電正成為發(fā)展趨勢。相比陸上風電的偏遠難尋、尋到后難以實施利用，我國近海風力具有資源豐富、使用便捷、成本相對較低等特點，有一定的發(fā)展?jié)摿?，海上風電安裝平臺及起重設(shè)備應(yīng)時而生。起重設(shè)備作為安裝、維護、更換風電裝置的重要設(shè)備，其性能及工作能力至關(guān)重要。

我司為中交三航局設(shè)計的“風華”號風電安裝船上的1 000 t 和 360 t繞樁吊具有占用空間小、自重輕、工作范圍合理、穩(wěn)定性高等特點。繞樁吊作為目前海上風電安裝的一種新型起重機形式，正逐步被海上風電安裝平臺所推薦，其有效節(jié)省了甲板起重設(shè)備的占用空間。與此同時，因繞于樁腿外側(cè)，有效減輕了自身及平臺的重量。但是因為繞樁吊有別于傳統(tǒng)起重設(shè)備，增加了設(shè)計創(chuàng)新及研發(fā)難度，尤其是因起重機中心被樁腿所占，使得傳統(tǒng)的中心集電器輸送電能的形式在繞樁吊上無法實現(xiàn)。如何傳輸電能即成為亟待解決的一大核心問題。

2　方案選擇

解決起重機電能輸送問題主要有以下3種方法：

(1)自帶柴油機發(fā)電。該方法設(shè)計簡單、安裝方便，但是由于其自重大，對起重機結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響。除此之外，其日后的維護及加油也會給使用方帶來各種不便。

(2)拖鏈形式。該方法因為設(shè)計簡單、安裝簡便，制作精度要求不高，自重較之柴油機發(fā)電減輕許多，又可良好利用船電，價格相對便宜，所以較為常見。不足之處在于起重機受拖鏈長度限制，無法做到全回轉(zhuǎn)，只能在一定角度之內(nèi)回轉(zhuǎn)，給實際吊裝帶來一定的不便。

(3)滑觸線形式.該方法設(shè)計難度大，價格高，實際安裝精度要求高，且滑觸線方案以往多用于直線傳輸項目，圓面環(huán)形接觸導(dǎo)電方式非常罕見，特別是起重機領(lǐng)域。但相較于拖鏈，滑觸線自重更輕，同時可以做到360°全回轉(zhuǎn)，不受角度約束，大幅提高了日后的實際操作效率[1]。

三者相比，并考慮最終用戶的使用情況，最終選擇滑觸線作為“風華”號起重機的輸電方式。要求為：集電器安裝方管中心到吊夾安裝支架中心的距離誤差在15 mm以內(nèi)(1 000 t安裝面為?7 170 mm；360 t安裝面為?5 470 mm)，集電器和對應(yīng)滑觸線間的誤差在10 mm以內(nèi)，即垂直方向滑線安裝誤差需要控制在10 mm之內(nèi)。

3　支架安裝及設(shè)計

滑觸線支架分為集電器支架(見圖1)和滑環(huán)支架(見圖2)2個部分。

圖1　集電器支架

圖2　滑環(huán)支架

集電器支架是安裝滑觸線接頭用支架，我們在設(shè)計時將其分為兩部分：上部為圓管拼裝結(jié)構(gòu)，直接焊于回轉(zhuǎn)軸承法蘭處，隨著一圈多套(1 000 t起重機為8套；360 t起重機為6套)集電器安裝的位置進行長度調(diào)整；下部以法蘭螺栓對接于接頭安裝支架。該支架我們做到多套一致，以方便在以后的維護保養(yǎng)時更換，具有可替代性強、更換方便等特點。在法蘭連接處皆可以增加墊片，以調(diào)整垂直位置使其滿足廠家垂直安裝公差用。此外，在集電器安裝方管法蘭面上，采用了環(huán)形腰型孔，使得方管可以繞中心進行正負15°調(diào)整。通過此設(shè)計，可以有效避免上支架焊接時存在左右方向與滑線不垂直的偏差，從而導(dǎo)致集電器安裝時與滑線產(chǎn)生一定角度而接觸不完全，影響使用性能的情況。

為了更好地控制集電器的安裝垂直公差，還增加了方管的有效安裝距離，方便廠家在沿著方管長度方向安裝集電器時可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。

除了考慮集電器支架的安裝公差外，該支架的強度特別是剛度也是重點考慮的問題。因為2臺機均采用多層滑線(360 t為20層，1 000 t為31層)，且滑線集電器支架需要跟隨起重機回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動，所以必須安裝于回轉(zhuǎn)軸承上方，這樣就導(dǎo)致該支架懸長非常大，其用料的選擇就變得十分敏感。若用料過強，將會增加起重機自重；若用料節(jié)省，支架過柔將導(dǎo)致集電器回轉(zhuǎn)運動時各個接觸點與滑環(huán)之間接觸不一致，對使用性能造成影響。所以在此設(shè)計時對支架進行了三維建模，并對材料逐級進行了強度及剛度的驗證，在滿足工作需要的同時，又合理控制了整個支架的重量。

因為滑環(huán)支架一圈較為密集，所以主要關(guān)注支架設(shè)計中對公差的控制及調(diào)整。首先在縱向增加了垂直腰型孔，使滑環(huán)在豎直方向上可以進行調(diào)整安裝；其次在徑向控制上采用了雙角鋼腰孔螺栓連接形式。設(shè)計時將該腰孔長度定為(0～27 mm)，因為直徑方向有2件，所以在徑向就有了近54 mm的調(diào)整量，大于廠商提出的15 mm的徑向公差，如此增加了現(xiàn)場可調(diào)整余地，為整個滑環(huán)的圓度控制和調(diào)整奠定了良好基礎(chǔ)。

在滑環(huán)支架設(shè)計的同時，考慮到繞樁吊中心開放容易滲水以及起重機回轉(zhuǎn)軸承潤滑油滲漏可能對滑環(huán)使用環(huán)境及壽命帶來負面影響，在繞樁吊中心樁腿外側(cè)增加了防雨罩殼，有效阻擋了雨水或海水對滑環(huán)的破壞可能。此外，還設(shè)計了回轉(zhuǎn)軸承集油盤，避免潤滑油污染滑觸線。

4　結(jié)語

繞樁式起重機在現(xiàn)代起重機行業(yè)，特別是近海風電安裝工業(yè)上有其一定的優(yōu)勢，滑觸線作為一種新興繞樁式起重機的輸電方式，不僅對起重機重量控制起到了幫助，而且十分有效地解決了傳統(tǒng)拖鏈無法自由全回轉(zhuǎn)的問題。盡管滑觸線價格較之其他選擇略貴，且滑環(huán)清潔度需要嚴格控制，但是其使用效果令人滿意，即從設(shè)計到安裝上已經(jīng)了解并明確該技術(shù)的可用性，為今后的項目設(shè)計多樣性、全功能性提供了事實及理論基礎(chǔ)。

[1]何勤奮. 高空跨箱區(qū)滑觸線供電技術(shù)[J]. 港口裝卸，2007(6)：4-8.

嚴競博：200125， 上海市東方路3261號

Installation Design and Research of Skirt-pile Crane Sliding Contact Line

Yan JingboChen ZuqiangLu Zhonghua

Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co., Ltd.

As a new kind of power supply form for the skirt-pile crane, sliding contact line presents advantages of light weight and not subject to angle constraints. In this paper, the authors mainly devises a solution for designing the assembly support and analyzes how to control the tolerance effectively, which can reduce the weight of crane and enable the skirt-pile crane to rotate freely and efficiently.

skirt-pile crane; sliding contact line; tolerance control

2016-06-06

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.05.008