基座槽钢上的简易起重装置的研制

阙韵锋

（广西电网有限责任公司柳州供电局 广西柳州 545005）

变电站中重量在200kg以下的干式电流互感器、干式电压互感器、中性点放电间隙、隔离开关等设备通常为柱上安装，设备安装于基座槽钢上，更换作业通常依靠吊车进行起重，工作中时常出现待换设备与相邻运行设备的距离小于吊车安全作业距离的情况，需对临近带电设备进行停电。为了避免以上设备更换过程中扩大停电范围，本文研制一种适用于安装在基座槽钢上的设备的起重装置，装置能够快速架设安装，并能够实现设备的更换作业。

1 技术原理

为方便携带及拆卸，简易起重装置分为三个部分：吊臂、吊杆、底座，使用力学结构优良的材料制作装置，配合使用满足起重值的轻小型起重设备即可对基座槽钢上的设备进行起重作业。底座为整个装置提供支撑，嵌套安装于基座槽钢上，使用2颗螺栓将底座与基座槽钢进行逼紧。简易起重装置设计为下旋式，吊杆下部可旋转以方便设备就位。底座上设计与圆柱型吊杆相嵌套的孔位，吊杆插入底座预留孔直接嵌套连接，根据需要还可在孔中安装轴承减小旋转摩擦。吊臂为方管结构，与吊杆上方安装板用螺栓紧固，吊点焊接于吊臂上，轻小型起重设备直接悬挂于吊点进行起重作业。

2 主要性能

根据柳州供电局安装在基座槽钢上的设备重量统计，95%的设备重量在150kg以下，根据经济性与实用性，本次简易起重装置研制起重重量为150kg，并按此设计出装置各部件的图形尺寸，并进行强度计算。

2.1 吊臂的强度计算

图1 吊臂的设计图形尺寸

横梁截面积 S=S外径-S内径=50×50-40×40=564mm2

横梁最大负重m=150kg

横梁最大弯矩Mmax=mgLmax=150×10×1=1500N·M（Lmax为横梁的最大长度1m）

通过查阅国标方管规格表，得到所用方管的截面模数Wz=11.93cm3

吊臂使用的钢材是Q345钢，Q345钢的许用应力为180～230MPa，横梁受的最大弯应力和剪应力小于许用应力，满足横梁150kg的负重要求。

2.2 吊杆的强度计算

图2 吊杆的设计图形尺寸

吊杆截面积

S=S外径-S外径=πr2外-πr2内=3.14×252-3.14×202=706.5mm2

吊杆最大弯矩等于横梁最大弯矩Mmax=1500N·M

Q345B无缝管力学性能：屈服强度：≥345MPa

吊杆受到的最大弯矩小于屈服强度，满足负重要求。

2.3 底座的强度计算

图3 底座的设计图形尺寸

底座负重m=150kg

底座突出圆柱部分的截面积 S=S外径-S内径=πr2外-πr2内=3.14×352-3.14×252=1884mm2

底座底部突出圆柱部分受到的最大拉应力：

底座使用的钢材是Q345钢，Q345钢的许用应力为180～230MPa，底座受到的最大应力远小于许用应力，满足横梁150kg的负重要求。

3 试验

简易起重装置加工制造完成后，在试验基地按GB5905-2011-T起重机试验规范和程序对成套装置进行了验收试验。

载荷起升能力试验：

3.1 静载试验

根据起重机试验规范和程序规定，将简易起重装置安装好后，施加试验载荷，起升离地约200mm，悬空10min后卸掉负荷进行观察，接着增加负荷继续如上试验，直至试验负荷达到额定负荷1.25倍并进行3次试验合格后，试验结束。试验未检测到裂纹、永久变形，连接处未出现松动或损坏。

3.2 动载试验

根据起重机试验规范和程序规定，将简易起重装置安装好后，施加1.1倍额定负荷，进行试验，包括在运动范围内进行反复起动、制动。试验检查没有发现结构构件损坏，连接部件未松动，装置启动、制动均正常。

3.3 稳定性试验

在简易起重装置的轻小型起重设备的吊钩上静止地施加1.25倍额定负荷载荷时，未出现装置倾斜。

4 分析与结论

本文针对变电站基座槽钢设备的起重安装问题，研制了简易起重装置。通过负重试验和现场试验验证，简易起重装置能可靠用于架设安装在基座槽钢上设备的起重作业。简易起重装置使用方便快捷，工作范围小，进而大大降低工作风险，减少停电时间和停电范围，提高了人机功效。班组多次使用后，对简易装置的使用效益进行了总结。

4.1 安全效益

本成果使用轻小型起重设备进行起重，利用旋转吊杆进行互感器就位，可以在有限的人力条件下，达到安全、轻便和快捷的效果，避免了设备就位的过程中发生倾覆造成设备与人员的伤害，提高了安全性。

4.2 经济效益

据统计，最近三年班组平均每年更换变电站中重量在150kg以下的干式电流互感器、干式电压互感器、中性点放电间隙、隔离开关等设备24组，其中因使用吊车需扩大停电间隔15个，平均每个间隔停电时间为7h。使用简易起重装置后，可避免扩大停电范围，每年可增加供电负荷735000kW·h，为企业带来了巨大的经济效益和社会效益。

4.3 隐形效益

简易起重装置架设使用方便快捷，装置体积小，使用班组工作车辆即可装运，无需调用吊车及其他运输车辆，在事故抢修中可确保班组快速到达现场，及时排除故障。

5 结语

相比于以往常用的架设辅助支撑起重安装和吊车起重安装，简易起重装置具有简单，灵活和成本较低等优点。

本文在分析变电站基座槽钢设备安装的作业环境和安装现场应用的各项要求的基础上，提出了简易起重装置的设计思路，确定了简易起重装置的吊臂，吊杆，固定结构底脚，起吊工具四个基本结构，重点研究了四个基本结构的现场应用的各项性能指标，研制出了简易起重装置，并开展了负重试验和现场试验。试验结果表明：基座槽钢上的简易起重装置的使用有效降低工作风险，减少停电范围和停电时间。

现场试验还显示，简易起重装置只要能保证吊杆垂直可靠固定即可在额定起重范围内进行起重，在多项起重工作中具有可推广性，在后续的研制中可根据不同的起重作业类型对装置进行改造与推广，针对不同设备基座，开展进一步的研究和大量的现场试验，改进装置的固定结构底脚，使起重装置不只适用于基座槽钢，加大简易起重装置的使用范围。

[1]罗迎社，喻小明，等.工程力学（第一版）.北京：北京大学出版社，2006：103～139.

[2]《中国国家标准化管理委员会》（GB-T8162-2008）.结构用无缝钢管，2009：5～6.

[3]《国家标准局》（GB-T-5905-1986）.起重机试验规范和程序，1986：3～4.

[4]谢 刚，沈 冰，等.工程力学（第四版）.东北大学出版社，2012：50～61.