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门座式起重机结构制造安装监理控制要点

发布日期:2016-03-03    来源:作者:李善平 上海振华工程咨询有限公司设备监理部      点击数:20402

       随着经济的发展,门座式起重机在港口物流、船舶制造和维修等行业中得到广泛应用。其对于减轻繁重的体力劳动,提高生产率,实现生产过程的机械化有着重要的意义。
       为了做好门座式起重机的监理工作,监理应首先对设计图纸进行分析,确定监理在起重机各机构的制作和安装过程中重点控制节点,分别确定文件见证点、现场见证点、现场停止点。并针对此类节点,确定派遣的专职人员,组织专业能力强的监理机构。总监对整个起重机的监理应做好统一规划,组织专业人员编制好各个关键节点的监理细则和测量记录表,为监理工作的开展打下良好基础。在工程的第一次例会上,总监应就起重机各个见证点向总包方做好书面交底,并就监理方的委派人员、监理措施和总包方做好沟通,为后期的合作做好准备工作。
       门座式起重机主要有单臂架和四连杆两种形式。在构造上大体可以分为两大部分,即上部旋转部分和下部运行部分。上部旋转部分相对下部运行部分可以实现整周旋转,包括臂架系统、人字架、旋转平台和司机室等,同时,还安装有起升机构、变幅机构、旋转机构和行走机构。通过起升、变幅和旋转三种运动组合可以在一个环形圆柱体空间内实现物品的升降和平移。下部运动部分主要由门架和运行机构组成,门架底部装有行走走轮和运行台车,运行机构主要承载整台起重机在地面轨道上的移动,旋转机构主要驱动起重机部分绕旋转中心作360°的旋转,起升机构使吊钩在起升范围内垂直升降,变幅机构实现起重机用以改变取物装置中心线到起重机回转中心线之间的水平距离。
       一、运行机构
       运行机构的结构件主要由走轮、车架、平衡梁(根据需要包括大、中、小平衡梁)组成,走轮一般选择铸钢,型号根据设计选择,毛坯材料进场前,应对材料进行内部探伤,防止铸钢内部存在气孔、裂纹和夹渣等缺陷,精加工走轮时,踏面圆周和走轮轴孔的同轴度,必须达到设计要求。走轮轴线和平衡梁铰轴中心线安装时必须保证同轴度在设计精度范围内。踏面圆度、踏面半径公差、走轮轴线和走轮横向中间截面垂直度必须在设计允许范围内,防止安装后走轮旋转半径不一致、踏面倾斜等现象。走轮踏面的精加工直径和走轮的材质、热处理是走轮加工的重要控制点。热处理完成后,应由专业检测单位测量表面硬度及保证硬度的深度,并提供检测报告。对走轮精加工后的外形尺寸,监理要进行实测,留有记录,形位公差超出设计要求必须重新加工。
       车架、各平衡梁均由钢板组合焊接而成,各钢板的对接焊缝必须开坡口焊透,并至少保证二级探伤合格,焊缝表面必须光滑圆润。双面焊时,焊缝高度不得小于较薄钢板70%,单面焊时,焊缝高度不得小于较薄钢板的1.0倍。必须注意的是车架、各平衡梁均通过轴相互连接,各个连接轴孔的轴线必须平行,必须控制平行度在设计要求范围内。在各构件上对连接轴孔进行钻孔精加工或安装已经加工好的轴承套时,必须以同一基准为依据,否则,整体安装时容易出现安装缝隙或无法安装的现象。
       运行机构各构件在加工厂制作完成后,运往现场组装。走轮踏面宽度一般大于地面钢轨宽度约5cm。安装前,监理应和安装单位对地面已经安装的轨道进行复测,公差在允许范围内才开始起重机的安装。安装时,外轮缘一般靠近钢轨,将宽度多出的部分放在内轮缘一侧,主要原因是起重机整体安装完成后,由于自身重力的作用,压迫走轮一般外移。运行机构的两条轴线上的走轮在轨道上定位后,必须实测控制每条轴线的各个走轮边缘是否在同一直线上,防止有个别齿轮倾斜,从而在运行时打滑不转,发出噪声。运行机构在现场安装定位后,通过临时安装支架,调节两条轴线上结构总体侧面垂直。运行机构和门架连接的4个铰点平面必须在同一水平面内,且误差不得超出3mm,这可以通过水准仪或水平管对各平面的标高进行检查控制,且4个铰点的对角线偏差不得大于10mm,为上部门架结构的正确安装提供必要的保证条件。
       二、旋转机构
       旋转机构主要由门架、圆筒、回转支承、连接法兰、旋转平台、上转柱组成。制作圆筒的钢板在加工前对连接边缘开坡口,坡口要开在圆筒外侧,留根2mm。通过卷板机加工后,将钢板弯曲成圆筒。使用同一胎架分别将圆筒内部各个加强筋拼装固定,使加强筋外侧圆的直径和圆筒内圆直径相同,之后焊接成形。使用加强筋外圆来控制圆筒的圆度。圆筒和内部加强筋安装固定完成后,对圆筒钢板进行焊接。通过加强筋的作用,保证圆度。同时,可以减少圆筒的焊接变形。各段圆筒总体对接时,要在同一胎架上总装,保证各段圆筒的同轴度。圆筒的各条对接焊缝应达到一级焊缝的要求,并通过射线探伤合格后才能使用。
       圆筒安装在门架之上。门架在现场拼装焊接完成后,门架4个支腿和运行机构连接的铰轴面应使用水准仪控制在同一水平面内,水平误差不得超出3mm,门架4角的对角线偏差不得超过1/2000。待门架焊接完成后,再安装在行走机构上通过铰轴和运行机构相连。待安装圆筒时,保证圆筒整体垂直即可,垂直度偏差不得超出3mm,可使用经纬仪控制圆筒垂直。圆筒的垂直度对整台吊机的运行平衡非常重要,务必控制在设计要求的误差范围内。圆筒和门架安装焊接完成后,安装圆筒顶部连接回转支承的法兰,该法兰安装定位时,必须保障法兰的水平度、法兰上表面和门架底面的平行度,水平度和平行度一般均不得超出2mm。上下对接圆筒时避免出现十字焊缝节点,且两条垂直焊缝间距至少相距200mm。
       上转柱的制作和安装非常重要。为了保证上转柱顶部安装对重平衡梁的轴孔位置正确,在制作时,将安装对重平衡梁轴孔底座和主体分割,待上转柱和旋转平台安装焊接完成后,根据对重平衡梁的实际安装尺寸调整该轴孔底座的位置。上转柱和旋转平台均为箱型钢结构,上转柱中部设安装变幅螺杆箱的平台,旋转平台上表面设提升钢丝绳卷筒、电动机、变速器,边缘设驾驶室和安装臂架的底座等。上转柱和旋转平台的连接通过两根主拼接H钢柱对接而成。在制作上转柱时,其两根主拼接H钢柱之间的安装距离和旋转平台上的对接底座两根H钢柱之间的距离要相互对应,必须以一方尺寸控制另一方尺寸,不得相互独立制作。同时旋转平台上连接上转柱的两根主拼接H钢柱的中心线和安装臂架的两个铰点中心线必须一致。因此,在安装这两组连接件时,应以同一中心线向两边划线定位,以同一基准线测量到上转柱2个基础短柱的轴线距离偏差以及到连接臂架的2个铰点距离偏差均不得大于2mm。
       旋转平台箱型结构在制作时,其对外主要连接部位的结构位置必须控制到位,如连接绞车底座的位置、连接上转柱主拼接H钢的短柱位置和尺寸、连接臂架的铰轴底座位置。臂架底座安装焊接完成后,对连接臂架的轴孔进行镗孔,镗孔轴线必须和上转柱两根H钢短柱的剖面高度方向的中点连线平行,平行度应控制在2mm内。上转柱和旋转平台对接前,必须将旋转平台下部连接回转支承的法兰面调节水平,误差控制在2mm范围内。对接时,使用经纬仪控制上转柱的垂直度,使得上转柱垂直误差控制在1/1500范围内。该对接部位的焊接应为一级焊缝,焊接完成后必须经射线探伤检测合格后才能使用。
       旋转机构中有一个重要部件就是回转支承,该部件由专业制作单位进行外加工。加工前,发包单位必须向承接方明确所需轴承的技术参数,和承接单位签订好合同,建议承包合同包含运输在内。加工过程中,在隐蔽之前,应由甲方和总包方、监理方联合进行现场检查,防止隐蔽在内部的滚动轴承等零件存在缺陷。回转支承运抵现场后,首先和旋转平台的下部法兰连接完成。回转支承的退火软带应当安装在小齿轮工作频率较低的一侧。旋转平台和圆筒之间的连接就是通过回转支承过渡。旋转平台和圆筒对接安装前,安装在其箱体内部的旋转驱动电机、驱动齿轮等应全部安装就位,上转柱和旋转平台全部焊接检测合格。同时圆筒及门架、行走机构全部安装完成,焊接检测合格。旋转平台下部法兰和回转支承的连接、回转支承和圆筒顶部法兰的连接必须全部使用高强度螺栓连接,该高强度螺栓的制作必须由有资格的专业生产单位制作提供,并提供产品质量检测报告。
       旋转平台安装时,由于其重量较大,达到300t左右,必须使用大型起重设备,如浮吊等,监理对该起重设备也要进行适当控制。值得注意的是,旋转平台及其上部结构在现场组装后,由于其自身重量较大,必须考虑组装场地的承载力,如在码头上组装,必须请设计复算码头主梁的承载力,必须将组装支承点设置在设计指定的位置,否则,可能破坏码头或地面结构以及起重机本身,造成极其严重的后果。
       整个旋转机构在回转支承以下固定不变、回转支承以上实行360°旋转,保证作业范围。上部旋转通过回转支承、旋转驱动轮实现该机械动作。通过上下部的电缆过渡须通过中心滑环实现。
       三、起升机构
       起升机构由电动机、减速器、卷筒、钢丝绳和吊钩组成。起升机构中电动机的功率涉及到起重量及各种不利因素在内,因此,起重电机的选型很重要。卷筒一般由制作单位制作,卷筒的焊接、固定钢丝绳的压板安装、钢丝绳的绳槽加工必须满足设计要求。起升钢丝绳端头的固定主要依靠压板数量和钢丝绳缠绕在卷筒表面的最少圈数所产生的摩擦力。钢丝绳一端在绞车上固定和缠绕后,通过排绳机构、定滑轮、动滑轮、最后到达吊钩。钢丝绳和吊钩的连接质量是监理重点控制之一,吊钩和钢丝绳之间的连接一般通过专用器具连接,其连接应由专业单位实施。钢丝绳和吊钩必须由有资质的专业生产单位制作。在钢丝绳进场时,需要供货单位提供钢丝绳的技术参数、型号等。吊钩进场时,应提供吊钩材料证明、无损探伤证明资料等。因吊钩、钢丝绳以及他们的连接质量不过关,曾发生较多伤亡事故,因此,在选购时,应尽可能选择知名供应商,对质量方面有所保证。
       四、变幅机构
       变幅机构由对重平衡梁、变幅拉杆、变幅螺杆和臂架等组成。所涉及的每一个构件在制作和安装方面都非常重要,而且4个大构件连接后是一个连动整体。因此,4大构件互相连接的轴孔相对形位尺寸极其重要,任何一个孔的加工出现问题,将会造成高空安装无法实施,并产生巨大损失。对重平衡梁一般和其底座及变幅拉杆安装后再吊装到上转柱顶部,在底座和上转柱固定焊接后,将变幅拉杆和臂架连接起来(此前,应先将臂架和旋转平台的铰轴安装连接)。在对各个构件制作时,对重平衡梁分别和变幅拉杆、底座的两组连接孔加工时,必须保证其轴线平行;变幅拉杆分别和臂架、对重平衡梁的连接孔在加工时必须保证轴线平行;臂架上分别和变幅拉杆、变幅螺杆、旋转平台连接的三组连接孔在加工时必须保证轴线平行,上述各组孔的轴线平行度均不得超出1/2000。由于上述3个构件本身各组连接孔相互间距较大,孔径较大,因此,如何保证其轴线相互平行,反映加工单位的技术水平。但是,至少在对同一构件上各组孔加工时,其平行度应以同一基准点为控制依据,并尽可能使用同一台镗床加工,减少加工设备的不同带来的误差。
       臂架、变幅拉杆可以采用管结构或箱型结构,不管哪种结构,钢板或钢管的对接焊接必须达到一级焊缝的要求,所使用的焊接材料必须和母材相匹配,焊缝必须经过探伤合格后才能通过,此点是监理在结构制作阶段控制的重点。对于第一次制作此类构件的单位,应当进行焊接工艺评定。变幅螺杆一般均由知名专业机械加工单位生产制作,螺杆和螺母的螺纹加工最好采用同一台设备,避免产生加工误差。螺杆加工螺纹时应采用同一台设备不间断加工,以保证螺纹的连续。螺杆本身需要锻造及表面热处理,保证螺杆本身的刚度和表面耐磨性。制造过程中,在锻造和热处理时,一般由发包单位、监理单位、甲方到现场见证。需要提醒的是,变幅螺杆制作完成发货前,应根据设计要求做好跑合实验,在一定时间内连续运行。运行过程中,润滑油必须保证充分,以便及时清除零件表面的铁屑,并带走因摩擦产生的热量。跑合实验完成后,零件最好进行一次拆洗,在没有发现问题的情况下,才能发货安装。
       五、结构监理需要注意的事项
       1、门座式起重机的各个构件单件重量较大,尤其是安装旋转平台时,其上部组件重量可能达到几百吨,因此,各个构件吊具的安装、焊接、穿孔倒角非常重要。吊具的焊接材料、焊缝高度、焊缝质量的检测必须保证,倒角的大小必须满足设计要求,倒角周边应光滑。同时,在起吊构件时,当构件离开支座约20cm时,应分别认真检查吊点吊具的焊缝是否出现裂纹,油漆是否开裂剥落。
       2、轴类构件一般均为锻钢件。在加工前,其材质、表面热处理和内部缺陷检测必须满足设计要求,其内部缺陷检测和表面硬度检测应由专业检测单位提供检测报告,合格后才能加工。
       3、起重机安装完成后,必须进行型式试验,分静载试验和动载试验进行。针对该项试验应由试验单位专门编制试验大纲,经批准后按照大纲实施。两项试验完成并经行政主管部门验收后才能投入使用。
       4、从监理工作来说,应事先根据设计图纸确定制作和安装过程中的重要节点和重要尺寸,标明尺寸的允许公差,做好实测记录表,对超越公差的尺寸应督促施工方做好整改并复测。在实测时认真填写,做好现场记录,体现监理工作成效,同时便于追溯,在具体实施过程中要留有影像资料。
       六、结束语
       门座式起重机制作和安装的总体布置根据承包商的能力有所变化。如果制作单位的加工设备好,制作场地和起重能力强,则在制作单位组装的部分较多,这样可以减少总装的费用和安全风险。因此,现场监理应根据承包商制造进度的总体布置,安排好人力和检测工具,提前向承包商做好交底,避免遗漏关键工序的的监测,确保各个阶段的质量得到控制。