闕韻鋒

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司柳州供電局 廣西柳州 545005）

變電站中重量在200kg以下的干式電流互感器、干式電壓互感器、中性點(diǎn)放電間隙、隔離開關(guān)等設(shè)備通常為柱上安裝，設(shè)備安裝于基座槽鋼上，更換作業(yè)通常依靠吊車進(jìn)行起重，工作中時常出現(xiàn)待換設(shè)備與相鄰運(yùn)行設(shè)備的距離小于吊車安全作業(yè)距離的情況，需對臨近帶電設(shè)備進(jìn)行停電。為了避免以上設(shè)備更換過程中擴(kuò)大停電范圍，本文研制一種適用于安裝在基座槽鋼上的設(shè)備的起重裝置，裝置能夠快速架設(shè)安裝，并能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的更換作業(yè)。

1 技術(shù)原理

為方便攜帶及拆卸，簡易起重裝置分為三個部分：吊臂、吊桿、底座，使用力學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)良的材料制作裝置，配合使用滿足起重值的輕小型起重設(shè)備即可對基座槽鋼上的設(shè)備進(jìn)行起重作業(yè)。底座為整個裝置提供支撐，嵌套安裝于基座槽鋼上，使用2顆螺栓將底座與基座槽鋼進(jìn)行逼緊。簡易起重裝置設(shè)計(jì)為下旋式，吊桿下部可旋轉(zhuǎn)以方便設(shè)備就位。底座上設(shè)計(jì)與圓柱型吊桿相嵌套的孔位，吊桿插入底座預(yù)留孔直接嵌套連接，根據(jù)需要還可在孔中安裝軸承減小旋轉(zhuǎn)摩擦。吊臂為方管結(jié)構(gòu)，與吊桿上方安裝板用螺栓緊固，吊點(diǎn)焊接于吊臂上，輕小型起重設(shè)備直接懸掛于吊點(diǎn)進(jìn)行起重作業(yè)。

2 主要性能

根據(jù)柳州供電局安裝在基座槽鋼上的設(shè)備重量統(tǒng)計(jì)，95%的設(shè)備重量在150kg以下，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性，本次簡易起重裝置研制起重重量為150kg，并按此設(shè)計(jì)出裝置各部件的圖形尺寸，并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

2.1 吊臂的強(qiáng)度計(jì)算

圖1 吊臂的設(shè)計(jì)圖形尺寸

橫梁截面積 S=S外徑-S內(nèi)徑=50×50-40×40=564mm2

橫梁最大負(fù)重m=150kg

橫梁最大彎矩Mmax=mgLmax=150×10×1=1500N·M（Lmax為橫梁的最大長度1m）

通過查閱國標(biāo)方管規(guī)格表，得到所用方管的截面模數(shù)Wz=11.93cm3

吊臂使用的鋼材是Q345鋼，Q345鋼的許用應(yīng)力為180～230MPa，橫梁受的最大彎應(yīng)力和剪應(yīng)力小于許用應(yīng)力，滿足橫梁150kg的負(fù)重要求。

2.2 吊桿的強(qiáng)度計(jì)算

圖2 吊桿的設(shè)計(jì)圖形尺寸

吊桿截面積

S=S外徑-S外徑=πr2外-πr2內(nèi)=3.14×252-3.14×202=706.5mm2

吊桿最大彎矩等于橫梁最大彎矩Mmax=1500N·M

Q345B無縫管力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度：≥345MPa

吊桿受到的最大彎矩小于屈服強(qiáng)度，滿足負(fù)重要求。

2.3 底座的強(qiáng)度計(jì)算

圖3 底座的設(shè)計(jì)圖形尺寸

底座負(fù)重m=150kg

底座突出圓柱部分的截面積 S=S外徑-S內(nèi)徑=πr2外-πr2內(nèi)=3.14×352-3.14×252=1884mm2

底座底部突出圓柱部分受到的最大拉應(yīng)力：

底座使用的鋼材是Q345鋼，Q345鋼的許用應(yīng)力為180～230MPa，底座受到的最大應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，滿足橫梁150kg的負(fù)重要求。

3 試驗(yàn)

簡易起重裝置加工制造完成后，在試驗(yàn)基地按GB5905-2011-T起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序?qū)Τ商籽b置進(jìn)行了驗(yàn)收試驗(yàn)。

載荷起升能力試驗(yàn)：

3.1 靜載試驗(yàn)

根據(jù)起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序規(guī)定，將簡易起重裝置安裝好后，施加試驗(yàn)載荷，起升離地約200mm，懸空10min后卸掉負(fù)荷進(jìn)行觀察，接著增加負(fù)荷繼續(xù)如上試驗(yàn)，直至試驗(yàn)負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷1.25倍并進(jìn)行3次試驗(yàn)合格后，試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)未檢測到裂紋、永久變形，連接處未出現(xiàn)松動或損壞。

3.2 動載試驗(yàn)

根據(jù)起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序規(guī)定，將簡易起重裝置安裝好后，施加1.1倍額定負(fù)荷，進(jìn)行試驗(yàn)，包括在運(yùn)動范圍內(nèi)進(jìn)行反復(fù)起動、制動。試驗(yàn)檢查沒有發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞，連接部件未松動，裝置啟動、制動均正常。

3.3 穩(wěn)定性試驗(yàn)

在簡易起重裝置的輕小型起重設(shè)備的吊鉤上靜止地施加1.25倍額定負(fù)荷載荷時，未出現(xiàn)裝置傾斜。

4 分析與結(jié)論

本文針對變電站基座槽鋼設(shè)備的起重安裝問題，研制了簡易起重裝置。通過負(fù)重試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證，簡易起重裝置能可靠用于架設(shè)安裝在基座槽鋼上設(shè)備的起重作業(yè)。簡易起重裝置使用方便快捷，工作范圍小，進(jìn)而大大降低工作風(fēng)險(xiǎn)，減少停電時間和停電范圍，提高了人機(jī)功效。班組多次使用后，對簡易裝置的使用效益進(jìn)行了總結(jié)。

4.1 安全效益

本成果使用輕小型起重設(shè)備進(jìn)行起重，利用旋轉(zhuǎn)吊桿進(jìn)行互感器就位，可以在有限的人力條件下，達(dá)到安全、輕便和快捷的效果，避免了設(shè)備就位的過程中發(fā)生傾覆造成設(shè)備與人員的傷害，提高了安全性。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

據(jù)統(tǒng)計(jì)，最近三年班組平均每年更換變電站中重量在150kg以下的干式電流互感器、干式電壓互感器、中性點(diǎn)放電間隙、隔離開關(guān)等設(shè)備24組，其中因使用吊車需擴(kuò)大停電間隔15個，平均每個間隔停電時間為7h。使用簡易起重裝置后，可避免擴(kuò)大停電范圍，每年可增加供電負(fù)荷735000kW·h，為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4.3 隱形效益

簡易起重裝置架設(shè)使用方便快捷，裝置體積小，使用班組工作車輛即可裝運(yùn)，無需調(diào)用吊車及其他運(yùn)輸車輛，在事故搶修中可確保班組快速到達(dá)現(xiàn)場，及時排除故障。

5 結(jié)語

相比于以往常用的架設(shè)輔助支撐起重安裝和吊車起重安裝，簡易起重裝置具有簡單，靈活和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。

本文在分析變電站基座槽鋼設(shè)備安裝的作業(yè)環(huán)境和安裝現(xiàn)場應(yīng)用的各項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，提出了簡易起重裝置的設(shè)計(jì)思路，確定了簡易起重裝置的吊臂，吊桿，固定結(jié)構(gòu)底腳，起吊工具四個基本結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究了四個基本結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場應(yīng)用的各項(xiàng)性能指標(biāo)，研制出了簡易起重裝置，并開展了負(fù)重試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：基座槽鋼上的簡易起重裝置的使用有效降低工作風(fēng)險(xiǎn)，減少停電范圍和停電時間。

現(xiàn)場試驗(yàn)還顯示，簡易起重裝置只要能保證吊桿垂直可靠固定即可在額定起重范圍內(nèi)進(jìn)行起重，在多項(xiàng)起重工作中具有可推廣性，在后續(xù)的研制中可根據(jù)不同的起重作業(yè)類型對裝置進(jìn)行改造與推廣，針對不同設(shè)備基座，開展進(jìn)一步的研究和大量的現(xiàn)場試驗(yàn)，改進(jìn)裝置的固定結(jié)構(gòu)底腳，使起重裝置不只適用于基座槽鋼，加大簡易起重裝置的使用范圍。

[1]羅迎社，喻小明，等.工程力學(xué)（第一版）.北京：北京大學(xué)出版社，2006：103～139.

[2]《中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會》（GB-T8162-2008）.結(jié)構(gòu)用無縫鋼管，2009：5～6.

[3]《國家標(biāo)準(zhǔn)局》（GB-T-5905-1986）.起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序，1986：3～4.

[4]謝 剛，沈 冰，等.工程力學(xué)（第四版）.東北大學(xué)出版社，2012：50～61.