王長(zhǎng)江 朱彤彤 楊 雷 施亮亮

南通潤(rùn)邦重機(jī)有限公司

1 引言

起重噸位大、起升高度高的海工起重機(jī)能夠滿(mǎn)足深遠(yuǎn)海一體化海上風(fēng)電施工作業(yè)需求,大幅提升我國(guó)海上風(fēng)電施工作業(yè)能力。隨著國(guó)內(nèi)制造能力進(jìn)一步提升,大型設(shè)備的模塊化制作發(fā)運(yùn)逐漸成為一種趨勢(shì)。與散件發(fā)運(yùn)相比,模塊化發(fā)運(yùn)擁有明顯優(yōu)勢(shì),既減少了總裝的繁雜過(guò)程,同時(shí)免除了總裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題,節(jié)約成本。

海工起重機(jī)主要由基座、回轉(zhuǎn)、臂架等主要構(gòu)件組成,其中回轉(zhuǎn)構(gòu)件質(zhì)量相對(duì)較大,目前最大噸位的起重機(jī)回轉(zhuǎn)構(gòu)件在2 000 t左右,而重載碼頭的承載一般為6 t/m2,對(duì)海工起重機(jī)的運(yùn)輸及支撐均提出了較大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

起重機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)需借助輔助設(shè)備,并且需要考慮內(nèi)場(chǎng)、引橋、碼頭的實(shí)地情況、起重機(jī)自身尺寸及與基礎(chǔ)設(shè)施干涉等因素。以某3 500 t海工起重機(jī)模塊安裝為例,介紹其多軸線(xiàn)模塊轉(zhuǎn)運(yùn)方式,為后續(xù)同類(lèi)項(xiàng)目的實(shí)施提供借鑒。

2 轉(zhuǎn)運(yùn)及吊裝方案設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

該項(xiàng)目海工起重機(jī)回轉(zhuǎn)構(gòu)件的質(zhì)量為1 698 t,外形尺寸為32 160 mm×21 000 mm×22 552 mm,經(jīng)過(guò)計(jì)算采用產(chǎn)品鉸點(diǎn)作為吊裝點(diǎn)(見(jiàn)圖1)。碼頭引橋長(zhǎng)寬分別為262 m×30 m,碼頭長(zhǎng)寬分別為362 m×40 m,承載均為6 t/m2。通過(guò)勘察,引橋與碼頭接入?yún)^(qū)域存在圍欄干涉。

1.單邊428 t 2.單邊421 t圖1 海工起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖

綜合考慮設(shè)備整機(jī)重心高度、自重,總裝場(chǎng)地到碼頭需要轉(zhuǎn)彎90°(共兩處)等因素,采用滾裝、吊裝的方案都無(wú)法實(shí)現(xiàn),故采用多軸線(xiàn)模塊轉(zhuǎn)運(yùn)的方案(見(jiàn)圖2)。

1.動(dòng)力頭 2.4軸線(xiàn) 3.6軸線(xiàn) 4.托盤(pán) 5.A型支撐圖2 多軸線(xiàn)模塊

2.2 轉(zhuǎn)運(yùn)吊裝準(zhǔn)備

在實(shí)施海工起重機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)吊裝之前,需編制科學(xué)的工藝方案。為了減少安全隱患,施工期間碼頭不安排其他船舶?？孔鳂I(yè),對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)路線(xiàn)區(qū)域進(jìn)行清場(chǎng)。吊裝作業(yè)時(shí),提前準(zhǔn)備所需要的吊索具及掛鉤、必要的作業(yè)平臺(tái)及安全防護(hù)措施。

本次轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)橋?qū)挾?0 m、碼頭寬度40 m,從引橋轉(zhuǎn)彎至碼頭時(shí),多軸線(xiàn)模塊操作人員需提前模擬轉(zhuǎn)彎路線(xiàn)及步驟,確保產(chǎn)品安全到達(dá)碼頭。由于沿江域天氣變化異常,需對(duì)天氣情況做好監(jiān)測(cè),從而保證安全吊裝。

轉(zhuǎn)運(yùn)前需拆除引橋到碼頭接入口處的圍欄及對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)造成干涉的所有設(shè)備。避免交叉作業(yè),碼頭上作業(yè)全部停止,且在明顯位置布置安全警戒繩,與轉(zhuǎn)運(yùn)無(wú)關(guān)人員禁止進(jìn)入。轉(zhuǎn)運(yùn)前將路基板與多軸線(xiàn)和轉(zhuǎn)運(yùn)工裝做好標(biāo)記,便于觀察轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中是否有錯(cuò)位現(xiàn)象。密切關(guān)注天氣變化,做好防風(fēng)防雨準(zhǔn)備工作。

為了不影響海船周期,整機(jī)需要提前轉(zhuǎn)運(yùn)至碼頭。多軸線(xiàn)模塊提前進(jìn)場(chǎng)拼裝及試頂升作業(yè)。多軸線(xiàn)模塊前后側(cè)、左右側(cè)單獨(dú)拼裝,后左及后右側(cè)采用2個(gè)6軸線(xiàn)模塊+2個(gè)4軸線(xiàn)模塊+2個(gè)動(dòng)力頭,前左及前右側(cè)采用4個(gè)4軸線(xiàn)模塊+1個(gè)動(dòng)力頭,多軸線(xiàn)模塊上均布鋪設(shè)分載工裝。多軸線(xiàn)模塊以1 000 mm高度駛進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)工裝下方,駛?cè)牍ぱb時(shí)需調(diào)整前后側(cè)平板車(chē)位置,保證平板車(chē)組中心距在合適位置。完成后,安裝多軸線(xiàn)模塊剛性連接支架,提高平板車(chē)同步率。

2.3 轉(zhuǎn)運(yùn)流程

在計(jì)算機(jī)上模擬轉(zhuǎn)運(yùn)路線(xiàn),根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地,列出注意事項(xiàng),并逐項(xiàng)核實(shí)是否落實(shí)到位。

檢查回轉(zhuǎn)平臺(tái)是否與地面全部脫離,安裝過(guò)程中使用的連接電纜等全部拆除,設(shè)備上可移動(dòng)的物料全部固定或者清理完成。隨后緩緩頂升設(shè)備,頂升過(guò)程中觀察設(shè)備與地面或者支撐工裝位置是否有異響等異常情況,如發(fā)生異響等情況,暫時(shí)停止頂升,檢查確定無(wú)異常情況后,繼續(xù)緩慢頂升到多軸線(xiàn)模塊可以運(yùn)行的高度。

高度到位后,檢查設(shè)備與支撐工裝、地面連接位置,需清理設(shè)備的支撐工裝等物料,避免轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中碰到設(shè)備或者影響多軸線(xiàn)模塊行進(jìn)。利用產(chǎn)品海綁吊耳,使用鋼絲繩、手拉葫蘆、卸扣等將產(chǎn)品與平板車(chē)?yán)o固定。

行進(jìn)開(kāi)始前,觀察人員需合理站位,能夠觀察到設(shè)備與行進(jìn)路線(xiàn)中的固定物,尤其是轉(zhuǎn)彎過(guò)程中,嚴(yán)密觀察周邊情況并實(shí)時(shí)與司機(jī)保持聯(lián)系。在行進(jìn)過(guò)程中觀察多軸線(xiàn)模塊和設(shè)備是否存在不同步現(xiàn)象,如發(fā)現(xiàn)不同步現(xiàn)象第一時(shí)間匯報(bào)給多軸線(xiàn)模塊司機(jī)。按計(jì)劃路線(xiàn)行進(jìn)至規(guī)劃位置后,下降頂升高度,在吊裝前拆除并清理設(shè)備與多軸線(xiàn)模塊的連接鋼絲繩等綁扎物料。

2.4 安全事項(xiàng)

大型構(gòu)件轉(zhuǎn)運(yùn)及吊裝,在準(zhǔn)備階段務(wù)必對(duì)吊索具進(jìn)行認(rèn)真的安全檢查,確保符合安全使用要求。轉(zhuǎn)運(yùn)及吊裝前,對(duì)構(gòu)件上的可移動(dòng)物進(jìn)行綁扎固定或者移除,疏散行經(jīng)路線(xiàn)上的無(wú)關(guān)人員。正式轉(zhuǎn)運(yùn)前需進(jìn)行試頂升,轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中需密切關(guān)注是否有移位現(xiàn)象發(fā)生。吊裝前需進(jìn)行試吊并靜置,觀察各受力部位是否有異常情況,確保吊裝安全可靠。

3 基礎(chǔ)計(jì)算與校核

3.1 地面承載能力校核

后側(cè)多軸線(xiàn)地面承載計(jì)算,單位承載壓力計(jì)算如下:

(1)

式中,P為地面單位壓力,F為單軸線(xiàn)的自重和物重,S為單軸線(xiàn)分載面積,L為單軸線(xiàn)車(chē)體分載長(zhǎng)度,W1為分載力超過(guò)車(chē)體的距離,W2為單軸線(xiàn)車(chē)體寬度。根據(jù)稱(chēng)重結(jié)果,考慮支撐工裝和車(chē)體自重,F取值32.5 t,L取值1.6 m,W1取值0.54 m,W2取值3 m。計(jì)算結(jié)果為4.98 t/m2<6 t/m2,地面承載能力滿(mǎn)足要求。

同理計(jì)算前側(cè)多軸線(xiàn)地面承載壓力,F取值為25.96 t,計(jì)算結(jié)果為3.98 t/m2<6 t/m2,地面承載能力滿(mǎn)足要求。

3.2 吊裝點(diǎn)強(qiáng)度校核

對(duì)3 500 t全回轉(zhuǎn)海洋工程起重機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)吊裝工況進(jìn)行有限元計(jì)算。前吊點(diǎn)載荷為單邊428 t(偏外角2°);后吊點(diǎn)載荷為單邊421 t(偏外角2.5°)。對(duì)回轉(zhuǎn)平臺(tái)底部進(jìn)行固定約束,上部鉸點(diǎn)進(jìn)行加載(見(jiàn)圖3)。

圖3 回轉(zhuǎn)平臺(tái)有限元分析

經(jīng)有限元分析,吊裝點(diǎn)處最大應(yīng)力134 MPa,小于許用應(yīng)力345 MPa,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

3.3 吊裝使用銷(xiāo)軸校核

A字架后拉桿鉸軸受力計(jì)算。A字架后拉桿位置起吊重量為842 t,單只鉸軸受力421 t,考慮1.2倍起吊載荷分項(xiàng)系數(shù),單個(gè)鉸軸的載荷取505.2 t。計(jì)算得出彎矩應(yīng)力為120 MPa,剪切應(yīng)力為17.9 MPa,鉸軸選用30Cr2Ni2Mo材料,許用強(qiáng)度[σ]=440 MPa>121 MPa,滿(mǎn)足使用要求。采用同樣方式計(jì)算臂架鉸軸,滿(mǎn)足使用要求。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、論證及實(shí)踐驗(yàn)證,提出大噸位構(gòu)件在運(yùn)輸及吊裝過(guò)程中需要注意的事項(xiàng),通過(guò)理論計(jì)算提供設(shè)備和基礎(chǔ)建設(shè)的安全性依據(jù),具有一定的工程應(yīng)用及推廣價(jià)值。