徐亮 曹松山

摘要：針對預(yù)制艙內(nèi)二次組合設(shè)備在公路運(yùn)輸過程中，屏柜傾倒導(dǎo)致艙內(nèi)設(shè)備變形或損壞的問題，提出了一種預(yù)制艙屏柜防傾倒的運(yùn)輸固定方式。通過建立模型進(jìn)行力學(xué)仿真分析，驗(yàn)證了該方式適用于采用拼艙方式的預(yù)制艙二次組合設(shè)備單節(jié)艙體內(nèi)部屏柜的固定，可以有效解決預(yù)制艙二次組合設(shè)備運(yùn)輸過程中的安全問題。

關(guān)鍵詞：預(yù)制艙二次組合設(shè)備;拼艙;二次屏柜;運(yùn)輸加固

0 引言

預(yù)制艙式二次組合設(shè)備先在廠內(nèi)完成艙內(nèi)保護(hù)監(jiān)控等設(shè)備的配線、安裝和調(diào)試等工作，再整體配送至變電站現(xiàn)場進(jìn)行安裝，大大縮短了變電站建設(shè)周期，在智能變電站建設(shè)、新能源升壓站建設(shè)、變電站改造等場合中的應(yīng)用越來越廣泛。常規(guī)的預(yù)制艙二次組合設(shè)備由于屏柜較多，整體體積較大，無法整體通過板車進(jìn)行運(yùn)輸，多采用分體運(yùn)輸、現(xiàn)場拼裝的方式。單節(jié)預(yù)制艙艙體通過緊固帶固定在運(yùn)輸車板上，起到限位防傾倒的作用，但是預(yù)制艙內(nèi)部拼柜僅依靠底部的螺栓與預(yù)制艙艙底進(jìn)行固定，缺少有效的外部支撐。常用屏柜尺寸（長×寬×高）為800 mm×600 mm×2 260 mm，底部與預(yù)制艙基礎(chǔ)的接觸面積僅有0.48 m2，屏柜重心位置高于整艙的重心位置，因此，如果屏柜在運(yùn)輸過程中，遇到運(yùn)輸車輛加速過快、緊急剎車等情況，在加速度超過3 m/s2時，產(chǎn)生的瞬間作用力大于底部固定點(diǎn)的座地力，導(dǎo)致預(yù)制艙內(nèi)部屏柜沿著行車方向傾倒，造成屏柜變形，甚至屏內(nèi)設(shè)備損壞，影響工程的順利交付，增加成本。因此，需要結(jié)合運(yùn)輸中的實(shí)際情況，對預(yù)制艙內(nèi)部屏柜進(jìn)行有效的固定約束，并且通過建立仿真模型，對固定措施進(jìn)行模擬受力分析，驗(yàn)證其有效性。

1 預(yù)制艙二次組合設(shè)備的運(yùn)輸加固方案

1.1? ? 底部加固

所有安裝于預(yù)制艙內(nèi)部的屏柜，底部4個固定位采用加強(qiáng)型大墊片螺栓固定，通過增大底部和預(yù)制艙底座間的接觸面積，提升屏柜底部的座地力。預(yù)制艙屏柜底部加固示意圖如圖1所示，墊片采用圓形墊片，按照《大墊圈A級》（GB/T 96.1—2002）標(biāo)準(zhǔn)要求，選用A級大墊圈，規(guī)格為M12？準(zhǔn)37×3 mm，地腳螺釘采用M12×30 mm螺栓固定。

1.2? ? 頂部防傾固定

對于拼艙面?zhèn)绕凉?，在屏柜上部利用屏柜并屏孔增加橫向拉筋的方式，將3組屏柜兩兩之間進(jìn)行固定，限制屏柜間相對位移，兩端頭增加斜向拉筋與預(yù)制艙艙體底座槽鋼固定，起到側(cè)傾支撐作用。拉筋和斜撐采用5 mm×50 mm×50 mm角鋼。拼艙面?zhèn)绕凉窦庸淌疽鈭D如圖2所示。

對于非拼艙面?zhèn)绕凉竦墓潭?，由于屏柜離拼艙面有一定距離，利用端頭柜中間并屏孔增加斜向拉筋的方式與艙體底座槽鋼固定，上部增加橫向拉筋，通過上部并屏孔對屏體間進(jìn)行連接固定，拉筋均采用5 mm×50 mm×50 mm角鋼。非拼艙面?zhèn)绕凉窦庸淌疽鈭D如圖3所示。

1.3? ? 屏間固定

預(yù)制艙內(nèi)部二次屏柜并列放置時，需要按照二次屏柜設(shè)置的并屏固定點(diǎn)要求，進(jìn)行屏間固定。

2 仿真模型及分析

2.1? ? 模型建立

對單艙3列布置的預(yù)制艙單節(jié)艙體內(nèi)部屏柜的加固方案進(jìn)行建模，模型對底座、圍框和頂蓋進(jìn)行重量簡化，底座簡化掉500 kg，圍框和頂蓋簡化掉400 kg。屏柜底部采用規(guī)格M12？準(zhǔn)37×3 mm大墊片和斜撐加固，并將艙體簡化掉的重量的等效載荷施加在相應(yīng)的位置，優(yōu)化方案模型如圖4所示。

2.2? ? 仿真分析

根據(jù)道路運(yùn)輸?shù)淖畲笤试S加速度3.8 m/s2，對屏柜和預(yù)制艙艙體整體在減速工況下進(jìn)行分析，得到的優(yōu)化方案應(yīng)力云圖、螺栓連接處應(yīng)力云圖和整體變形云圖分別如圖5、圖6、圖7所示。

從圖5、圖6可以看出，預(yù)制艙艙體整體應(yīng)力較小，且螺栓連接處應(yīng)力在44 MPa以下，整體滿足應(yīng)力安全性要求。從圖7可以看出，整體最大變形量為1.322 7 mm，發(fā)生在艙體頂部中間部位。

3 仿真結(jié)果

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50017—2017）的要求，鋼結(jié)構(gòu)最大允許變形量為6 700 mm/400=16.75 mm。本方案實(shí)際變形量為1.32 mm，小于16.75 mm，因此變形量滿足要求。綜合應(yīng)力和變形情況，在不超過最大允許加速度3.8 m/s2的情況下，優(yōu)化后的預(yù)制艙內(nèi)二次設(shè)備運(yùn)輸加固方案能夠較好地滿足運(yùn)輸過程中的安全要求。

4 結(jié)語

本文針對預(yù)制艙二次組合設(shè)備在運(yùn)輸過程中內(nèi)部屏柜的可靠固定需求，提出了一種屏柜運(yùn)輸加固方式，通過建立仿真模型，對運(yùn)輸過程中緊急剎車或急加速情況下預(yù)制艙內(nèi)屏柜的受力情況進(jìn)行了分析驗(yàn)證，最大程度地減少預(yù)制艙二次組合設(shè)備運(yùn)輸過程中艙內(nèi)設(shè)備傾倒造成的損失，提升設(shè)備交付率，實(shí)現(xiàn)高效建站目的。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范：GB 50017—2017[S].

[2] 運(yùn)輸包裝件尺寸與質(zhì)量界限：GB/T 16471—2008[S].

[3] 鄉(xiāng)村道路工程技術(shù)規(guī)范：GB/T 51224—2017[S].

[4] 燕飛飛，王說說，邵士福，等.模塊化預(yù)裝式變電站預(yù)制艙道路運(yùn)輸解決方案探討[J].機(jī)電信息，2020（15）：1-4.

[5] 丁雙印，楊寧.智能變電站預(yù)制艙式二次設(shè)備一體化結(jié)構(gòu)布局的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（10）：221-222.

收稿日期：2020-07-08

作者簡介：徐亮（1984—），男，河南許昌人，工程師，從事變電站系統(tǒng)集成方案及預(yù)制艙的研究開發(fā)工作。