減壓閥檢修龍門吊架的設(shè)計(jì)制作與應(yīng)用

游太穩(wěn)

（貴州烏江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司構(gòu)皮灘發(fā)電廠，貴州 余慶 564408）

0 引言

構(gòu)皮灘發(fā)電廠采用計(jì)劃性檢修模式，每年進(jìn)行5臺(tái)次的技術(shù)供水減壓閥的檢修工作，而技術(shù)供水減壓閥的檢修所使用的吊架為傳統(tǒng)的三角扒桿。因三角扒桿受其自重較大、尺寸較長(zhǎng)且現(xiàn)場(chǎng)安裝位置受限等諸多不利因素的限制，操作時(shí)至少需要8個(gè)人同時(shí)進(jìn)行，在豎立及移動(dòng)過(guò)程中因重心不一致極易引起支架傾倒造成的人身傷害事故，在機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)減壓閥檢修時(shí)又因其固定不易移動(dòng)的缺點(diǎn)，在減壓閥內(nèi)部組件起吊及下落的過(guò)程中存在著歪拉斜吊的安全隱患。為消除該安全隱患，于是設(shè)計(jì)并制作了技術(shù)供水減壓閥檢修的專用龍門吊架。技術(shù)供水減壓閥檢修所用傳統(tǒng)三角扒桿如圖1所示。

圖1 三角扒桿

1 龍門架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境等諸方面考慮，本龍門架設(shè)計(jì)為移動(dòng)式龍門架。而移動(dòng)式龍門架的設(shè)計(jì)需根據(jù)不同的使用環(huán)境和使用要求分別從龍門架的整體尺寸、結(jié)構(gòu)工藝以及使用性能等方面做具體的分析與研究。本次研究是針對(duì)構(gòu)皮灘發(fā)電廠技術(shù)供水減壓閥檢修吊運(yùn)過(guò)程中，使用三角扒桿費(fèi)時(shí)費(fèi)力、歪拉斜吊、扒桿重心高不穩(wěn)定等問(wèn)題而專門設(shè)計(jì)的高度可調(diào)的移動(dòng)式的小型龍門架。

1.1 龍門架總體設(shè)計(jì)步驟

1.1.1 選材

根據(jù)構(gòu)皮灘發(fā)電廠實(shí)際情況選用圓鋼、鋼板、棒料和方鋼，材質(zhì)為Q235和304不銹鋼。

1.1.2 結(jié)構(gòu)類型

對(duì)比大型龍門吊結(jié)構(gòu)，選用常規(guī)式結(jié)構(gòu)。整體行走裝置選用4個(gè)帶剎車的重型萬(wàn)向輪支撐。根據(jù)減壓閥安裝高度的不同和龍門吊存放位置（使用龍門吊時(shí)需要經(jīng)過(guò)深井泵室，深井泵室門高2.3 m）將四條支腿設(shè)計(jì)為可伸縮式。龍門架頂部中間設(shè)計(jì)有兩條平行的軌道，軌道上有四輪移動(dòng)小車，起吊裝置安裝于移動(dòng)小車車架中部，起吊裝置選用手拉葫蘆。

1.1.3 工作載荷

根據(jù)以色列多諾特減壓閥使用設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)可得知，減壓閥整體質(zhì)量為1 t，減壓閥常規(guī)檢修時(shí)只需要將上端蓋、導(dǎo)向抓與閥盤和隔膜分別吊出，但為保證減壓閥損壞需要整體更換，考慮龍門架的最小起重量為1 t。

1.1.4 建模

選用 Pro/E 對(duì)移動(dòng)式龍門架做三維建模并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行干涉分析。

1.2 龍門架工況分析

考慮龍門吊架工作特性，吊運(yùn)減壓閥端蓋及內(nèi)部部件時(shí)主要承受由于靜止懸掛而產(chǎn)生的鉛垂載荷和起吊后小車行走懸擺而產(chǎn)生的交變拉力。為保證龍門架剛度，初步設(shè)計(jì)將龍門架頂部固定框架和小車軌道選用方鋼，底座、筋板和小車車架選用鋼板，立柱及其斜撐選用圓鋼管，伸縮腿和小車車軸選用圓鋼棒料，小車車輪選用不銹鋼棒料。立柱與伸縮腿采用螺栓連接，萬(wàn)向輪與伸縮腿底板采用螺栓連接，其余連接處均采用焊接。

1.3 主要參數(shù)

龍門架設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)兩部分。結(jié)構(gòu)參數(shù)通過(guò)實(shí)地測(cè)量龍門架的搬運(yùn)、減壓閥的起吊和減壓閥起吊后橫向移動(dòng)的最大值來(lái)確定。工藝參數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量起吊減壓閥的重量、高度、速度等來(lái)確定，具體如表1所示。

表1 結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)

1.4 總體結(jié)構(gòu)建模

利用三維建模軟件Pro/E對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行三維實(shí)體建模，選材與實(shí)際參數(shù)均與實(shí)際相符。零部件完成建模后，完成組裝圖，利用Pro/E軟件對(duì)組裝圖進(jìn)行干涉分析。龍門架建模組裝效果如圖2所示。

圖2 龍門架建模組裝效果圖

2 龍門架制作

2.1 出圖紙

將設(shè)計(jì)的三維圖轉(zhuǎn)換成二維圖紙。利用Pro/E軟件將所有設(shè)計(jì)的零件轉(zhuǎn)換成二維圖紙，并標(biāo)注零件尺寸、注明零件數(shù)目和技術(shù)要求。

2.2 導(dǎo)軌框架制作

導(dǎo)軌框架為長(zhǎng)方形，材料為50 mm×50 mm的方鋼，壁厚為5 mm。整體分為固定部分和導(dǎo)軌部分，兩條導(dǎo)軌間距300 mm?？蚣苋坎捎?22焊條滿焊。導(dǎo)軌兩端焊接有∠5#的角鋼，防止小車脫軌。導(dǎo)軌框架制作如圖3所示。

圖3 導(dǎo)軌框架制作

2.3 立柱支撐制作

龍門吊架立柱及支撐材料均為直徑為Φ50 mm的圓形鋼管，壁厚5 mm。立柱和支撐之間全部采用422焊條滿焊。立柱下端鉆有兩個(gè)Φ16 mm的孔，通過(guò)螺絲與伸縮腿固定，并實(shí)現(xiàn)升降功能。立柱支撐制作如圖4所示。

圖4 立柱支撐制作

2.4 伸縮腿制作

伸縮腿與立柱為間隙配合，伸縮腿總長(zhǎng)500 mm。伸縮腿小頭外徑為Φ39.6 mm，伸縮腿大頭一端焊接有一塊20 mm厚的鋼板，鋼板上鉆有4個(gè)Φ12 mm的孔，鋼板與重型萬(wàn)向輪通過(guò)螺絲連接。伸縮腿小頭端鉆有兩個(gè)Φ16 mm的孔，通過(guò)螺絲與立柱連接和實(shí)現(xiàn)升降。伸縮腿制作如圖5所示。

圖5 伸縮腿制作

2.5 小車制作

小車由車架、車軸、車輪、軸承、吊環(huán)和防脫軌裝置組成。車架為20 mm厚的鋼板，車軸直徑為Φ40 mm的鋼棒，車輪為不銹鋼材料，防脫軌裝置為10 mm厚的鋼板，吊環(huán)為M24的不銹鋼吊環(huán)。車架與車軸之間采用422焊條滿焊，吊環(huán)與車架采用螺紋連接，車軸和車輪之間有螺母固定，防脫軌裝置與車架采用螺栓進(jìn)行連接。小車制作如圖6所示。

圖6 小車制作

2.6 龍門吊架組裝

立柱支撐與導(dǎo)軌框架之間采用422焊條進(jìn)行滿焊，并通過(guò)20 mm厚的鋼板進(jìn)行加固形成肋板，伸縮腿插入立柱內(nèi)并通過(guò)螺絲連接。所有零部件用藍(lán)色防銹漆進(jìn)行防腐處理。整個(gè)龍門吊架有兩個(gè)高度位置，最低位置可以用于1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)機(jī)技術(shù)供水減壓閥檢修，最高位置可以用于1號(hào)～5號(hào)機(jī)技術(shù)供水減壓閥檢修。為了存放方便，需要將龍門吊架高度處于最低位置才能通過(guò)深井泵室的兩扇門。龍門吊架組裝如圖7所示。

圖7 龍門吊架組裝

3 龍門架實(shí)際應(yīng)用

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然，實(shí)踐也是檢驗(yàn)成果的唯一標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)3臺(tái)機(jī)組的檢修實(shí)踐證明，新設(shè)計(jì)制作的專用龍門吊架只需要兩個(gè)人便可以輕松操作，相比三角扒桿使用時(shí)的笨重、易傾倒、難操作等缺點(diǎn)，不但極大的節(jié)省了人工成本，同時(shí)還大幅的提高了工作效率、降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。專用龍門吊架因其頂部設(shè)置的可移動(dòng)小車，在減壓閥內(nèi)部組件起吊后可平穩(wěn)的、安全的轉(zhuǎn)移至檢修場(chǎng)地，消除了因使用三角扒桿歪拉斜吊而可能產(chǎn)生的傾倒隱患，減壓閥檢修工作真正做到了經(jīng)濟(jì)、安全和高效。龍門吊架的實(shí)踐應(yīng)用如圖8所示。

4 龍門吊架效益

該龍門吊架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移動(dòng)平穩(wěn)大方便等優(yōu)點(diǎn)。用它進(jìn)行減壓閥檢修吊裝工作，省時(shí)、省力、安全可靠。不僅提高了工作效率、節(jié)省了人力資源，同時(shí)消除了減壓閥檢修過(guò)程中的安全隱患。龍門吊架還可用于技術(shù)供水取水閥、減壓閥前后隔離閥以及空氣冷卻器總排水閥等的檢修更換，適用性高，易于推廣。傳統(tǒng)三角扒桿和龍門吊架使用對(duì)比如表2所示。

表2 三角扒桿和龍門吊架使用對(duì)比

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

由表2可知，一臺(tái)技術(shù)供水減壓閥檢修人工成本每次節(jié)約6人次，約1 200元，每年機(jī)組檢修共節(jié)約人工成本約1 200×2×5=12 000元。

4.2 安全效益

傳統(tǒng)三角扒桿在移動(dòng)、豎立以及吊裝減壓閥組件過(guò)程中存在巨大的傾倒安全隱患，而專用龍門吊架具有重心穩(wěn)定、方便移動(dòng)、易于操作等突出優(yōu)點(diǎn)，避免了三角扒桿在使用時(shí)因操作不當(dāng)造成的傾倒傷人事故的發(fā)生。

4.3 社會(huì)效益

此專用龍門吊架具備很高的推廣價(jià)值，在其他閥門的檢修與更換時(shí)具備較強(qiáng)的通用性，對(duì)其他固定位置的設(shè)備檢修、維護(hù)方面具有很高的借鑒意義。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)幾臺(tái)技術(shù)供水減壓閥的檢修實(shí)踐，龍門吊架的應(yīng)用達(dá)到了設(shè)計(jì)的最初目標(biāo)，在減壓閥的檢修與更換工作中都獲得了較為理想的效果。但設(shè)計(jì)時(shí)未對(duì)龍門吊架進(jìn)行有限元分析，雖然在實(shí)際應(yīng)用中已滿足減壓閥整體吊裝的工作要求，但龍門吊架荷載具體為多少猶未可知。