水电站大型桥式起重机的特点与选型解析

高大明 隋毅松 韩远征

（水利部杭州机械设计研究所，杭州 310012）

水电站大型桥式起重机的特点与选型解析

高大明 隋毅松 韩远征

（水利部杭州机械设计研究所，杭州 310012）

在水电站主厂房中，桥式起重机一般担负重要设备安装、基本运行维护与常规检修等任务。近些年，水电工程日益兴起，桥机需求也逐步增加，且起重机整体的起重能力随之不断增大。本文笔者依照理论知识和实践活动，重点剖析桥式起重机，希望可为水利建设提供帮助，促进相关研究。

水电站 大型 桥式起重机 特点 选型

近几年，国民经济日益提高，科学技术全面进步，企业也愈发重视桥式起重机。对桥式起重机而言，如何在轻量化生产的标准下，增强安全性，提升动态品质，达到工作效率与安全性能的统一均衡亟待攻克。本文首先介绍桥式起重机的基本特点，然后对单小车桥机和双小车桥机进行对比，最后探讨参数与功能配置问题。

1 桥式起重机的基本特点

在水电站中，桥式起重机饰演着电站建设过程发电机组内部重要设备的吊装和发电运行正式使用后的检修吊装。一般具有下述特点。

1.1 起重量显著

发电机组转子通常在完成工位整体组装工作后整体调运到机位安装，其中转子的体积和质量均较大，决定起重机自身的额定起重量也较为显著。

1.2 起升速度不高

大规模发电机组设备对应的吊装一般应准确合理。为此，每一个机构应保证可在低速条件下有序运行。

1.3 起升行程大

通常，大型水电站内部的桥式起重机对应的起升高度应保证超出30m。在重型设备环节，主要控制在低速条件下运行，而整个起升行程近乎需要30min。因此，起升机构电动机应依据短时额定负荷来挑选。

1.4 工作级别不高

电站建设环节起吊的额定载荷为发电子转子，而起吊次数和发电机组数量相同，起吊的剩余部件均低于额定起重量。待水电站正式发电运行后，则起重机仅仅承担检修吊装这一任务，等同于处在闲置状态。

2 单小车桥机和双小车桥机对比

例如，300t单小车桥机和150t+150t这种双小车桥机，笔者将从轨道上平面到吊具中心大小、设备自重等角度展开对比。

其一，轨道上平面到起重机吊具中心大小的比较。其中，单小车桥机要求两台起重机一起并车联合抬吊，而其他部件通过一台起重机来吊装，无需应用平衡梁。若1台单小车桥机仅仅单独工作，则吊具中心到大车轨道平面之间的距离是1.2m。若两台单小车起重机通过并车大平衡梁对转子进行吊装操作，则轨道上平面至大平衡梁下平面的距离是3.5m。而对于双小车桥机，若一台双小车桥机内部的一个小车仅单独工作，则吊具中心到打车轨道平面之间的距离是0.5m。当单台起重机内部两个小车并车一起来抬吊发电机，则小平衡梁自身下平面到起重机轨道内部上平面之间的距离是1.3m。

其二，安全稳定性比较。在单小车桥机中，各台起重机中只有1个小车、1套起升机构与小车运行机构。它的零部件不多，故障低发，便于检修维护。当起吊转子时，仅仅通过1个大平衡梁便可完成。在并车操作过程中，2台起重机有2个吊点，且控制点较少，便于确保达平衡梁两侧对应的水平高低差。

另外，单小车桥机因每台起重机上只存在一个主起升机构，所以能够选取通过双电机来驱使1个行星减速器这一方案。若1个电动机发生故障后，则对应的制动器便出现抱闸操作。另一个电动机能够继续工作，同时可确保按照0.5额定速度稳步工作，进而满足当一台电动机发生故障问题时，则另一台电动机把吊运设备合理放回原地，并能继续开展吊装工作。当两个电动机均稳步工作时，闭合某一个电动机，能把起升速度减小到一半，让起升机自身的调速范围扩大到1倍。当处于额定载荷条件时，实现1:20无线调速。利用该方案能够增加起升机构的有效性，强化使用性能，比较适合应用在安全标准高、电站厂房使用少的起重机中。

其三，轨道上平面到起重机至高点大小的比较。在单小车桥机中，因每个小车自身的起重量偏大，其与双小车起重机内部小车起重量相比呈现两倍关系。由此可知，小车的高度偏大，若起重机至小车轨道上平面近乎相同，则单小车起重机内部大车轨道平面至起重机至高点的距离较大，而这两种桥机所差高度达到了800mm左右。

其四，设备自重比较。双小车桥机由于大件转子和定子通过两个小车并车来完成抬吊，其主梁引发的弯矩低于一台小车独立吊装所引发的弯矩，主梁截面较小，且重量不大。因双小车桥机和单小车桥机相比多出小平衡梁，所以这两种形式对应的起重机重量近乎相同。

综上所述，300t单小车桥机和150t+150t双小车桥机具备不同的特点。在具体的桥式起重机选择时，需要结合水电站的具体的施工条件和成本情况，选择适宜的桥式起重机形式，以达到降低成本和保证安装效率的目的。以某水电站的桥式起重机选择为例，本工程采用的双排布置方案，且需要在满足需求的基础上，降低厂房高度，并在本工程中对桥式起重机过跨技术进行应用。因此，综合所有因素，该工程主要选择150t+150t双小车桥机。

3 参数配置

3.1 工作级别

起重机在安装期存在较大的使用率，而在电站正式建成后使用频率则显著降低，工作级别需列至轻级。利用等级，通常选择T1-T4。若厂房机组不多，则选择T1-T2；若较多，则选择T3-T1。其中，起重机自身的起重量和发电机转子对应的重量密切相关。然而，所起吊载荷通常小于额定起重量。机构自身的载荷状态通常是L1-L2，若厂房中机组数量不多，则机构载荷状态选择L1；若机组数量偏多，则载荷状态便可选择L2。

3.2 工作速度

主起升机构主要依据重载低速和轻载高速进行配置。对于重载工作区实际吊设的载荷一般是转子和变压器等。为实现上述部件的科学吊装，不建议使用显著速度。而主起升机构自身的重载速度通常设置在2m/min左右。由于小车运行机构行程不大且速度取值相对较低，通常将其设定在10m/min左右。而大车运行速度通常设置在20m/min左右，若速度设置偏大，则将提高电机功率与运行维护经费。

4 功能配置

4.1 安全制动器

安全制动器主要布设在传送链末端对应的卷筒法兰中。待检测系统检测发现起升机构传动链特定环节存在故障，则控制系统能够马上调节安全制动器，使其抱闸，进而不会因意外出现坠落。同时，安全制动器属于起升机构的末尾安全防线，能够增强安全可靠性，主要被应用在核电站起重机与大体积铸造起重机中。另外，它的安装在某种程度上会加大整机的难度。水电站起重机由于工作不是十分频繁，只要合理加强传动链零部件对应的强度，则无需装设安全制动器。

4.2 副起升机构

大型水电站的厂房通常配备起吊转子和定子等超大规模的大型桥机与中小型桥机。其中，大型桥机通常无需设置副起升机构，通过主机机构声速来取代，以此控制整机的宽度大小以及自重。主钩声速不仅能变频调速，而且也能在减速器中经由手柄转换调整减速器内部的传动比。如果要求吊装扬高40m左右的物件，且该部件超出主钩扬高范围，则此部件中间一般不大，能够面向一侧主梁增设一个电动葫芦实现。

4.3 调速系统

水电站桥机的基本任务是发电机组的组装与检修，确保安装定位合理，各挡位速度平稳，适用变频调速。由于各机构自身工作速度设置偏低且电机功率不突出，应用变频调速较为经济。

公用直流母线与能量回馈是当下最高端的调速系统，十分适合应用在调速比大的起重机中。它的调速性能优良，无需电阻器，能够节省安装空间，减小使用能耗。

4.4 故障检测和显示系统

面向司机室中上位计算机安装桥机运行状态与故障检测系统，能够对每一种运行与保护信息实施全面显示。同时，在安装调试环节与试运行过程，电气部分总会出现部分小故障。该功能设置能够显示故障的实际位置与具体原因，控制查找范围，减小排故时间。

4.5 三维显示系统

在起重机中，面向运行机构与主小车运行机构配备可靠的二维定位系统，并在起升机构中配备高度显示系统，能够依据提早设定位置规范开展吊装作业，完成自动定位，增加自动化程度。若参照点选取合理，则显示精度能够达到±2mm左右，其定位精度能够达到±10mm左右。

4.6 动态检测与监控系统

水电站所用大型桥机为检测起重机桥架自身的承载能力，能够通过主梁强度和刚度动态监控系统。这一系统能够动态计算小车在哪一个位置时设定点对应的应力值与下挠值，同时进行综合对比。通过小荷载试验值面向计算值展开验证与调整，进而明确起吊额定载荷环节主梁极限应力与下挠，以此检测主梁的基本强度与刚度。待起重机稳步运行时，操作人员能够在工业控制机中全面观察主梁的具体应力与下挠值。另外，该套装置还具备达标前告诫与断电功能，有利于安全使用。

5 结语

综上可知，近几年，桥式起重机的社会作用愈发突显，同时也对其动态特性提出了更高需求。而桥式起重机探索是一项复杂的工作，应加大投入力度，积极探索，明确起重机的基本特点，掌握选型技巧，进而不断完善桥式起重机，使其更好地服务于水利项目，推动社会发展。

[1]高秀芬，顾翠云.水电站大型桥式起重机起升机构结构形式和性能分析[J].起重运输机械，2015，（11）：84-87.

[2]俞丽芳.水电站大型桥式起重机的特点与选型[J].起重运输机械，2016，（6）：22-24.

[3]郭巍.基于模糊评价法的厂房桥式起重机安装安全评估探析[J].水利规划与设计，2016，（3）：50-52，62.

[4]赵峰.浅谈不同类型起重机抬吊方法安装桥式起重机施工技术[J].科技与企业，2015，（21）：170-171.

Characteristics and Lectotype Analysis of Large Bridge Crane in Hydropower Station

GAO Daming, SUI Yisong, HAN Yuanzheng
(Hangzhou Institute of mechanical design, Ministry of water resources, Zhejiang 310012)

in the main plant of hydropower station, bridge crane is generally responsible for the installation of important equipment, basic operation and maintenance and routine maintenance tasks. In recent years, hydropower projects are rising, at the same time, the demand for bridge crane is gradually increasing, and the crane's overall lifting capacity is increasing. In this paper, the author will be based on theoretical knowledge and practical activities, focusing on the analysis of bridge crane, hoping to help water conservancy construction, and promote related research.

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