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【摘要】重点介绍了WD800固定式桅杆起重机的技术性能参数、构造特点及采用的多项技术和创新点。该固定式桅杆起重机安装在江西彭泽核电项目大件运输码头上，用于江西彭泽核电项目大件设备卸船和大件设备检修时的上下水作业。
【关键词】固定式桅杆起重机；大件设备卸船；大件设备检修
一、概述
WD800固定桅杆式起重机，是用于江西彭泽核电项目大件运输码头上，专门用于江西彭泽核电项目大件设备卸船和大件设备检修时的上下水作业，能实现起升、变幅作业的专用起重机。该起重机的额定起重量为800t，起升高度在码头面上为23m，在码头面以下为18m。800t桅杆吊桅杆起重机由人字杆臂架、撑杆、拉索、主起升机构、变幅机构、副起升机构（防倾覆机构）和设备就位机构等七部分组成，金属结构自重约263t，主钩最大起重量800t（吊钩下，双吊点2€?00t），最大工作幅度为25m（Qmax≤800t）/32m（Qmax≤450t），最小工作幅度为10.5m。人字杆臂架长度40.9m，撑杆长度约29.0m，拉索总长度约44.0m，背风地锚采用钢筋混凝土结构形式（施工时拉环预埋件与钢筋焊接一起），背风地锚距离臂架回转中心距离为57m ，臂架结构为桁架式。设计使用寿命20年。
二、主要技术参数
利用等级：U4
载荷状态：Q2
工作级别：A4
最大起重量：800t
最大起重力矩：800t€?5m
工作幅度：10.5m～32m
起升高度：-18m～23m（以码头平面为基准）
起升速度：
满载： （0～0.6）m/min
空载： （0～1.2）m/min
变幅速度 （0～0.6）m/min
计算最大风速：
非工作状态:55m/s
工作状态:20m/s
相对湿度： 0～100％
工作环境温度： -20℃～+45℃
整机电源：三相五线制405kW ；380V ；50Hz
整机结构重量：263t
使用寿命：20年
三、主要构造
本机由金属结构、工作机构、卷扬机房、司机室、梯子平台等组成。结构有吊臂、撑杆、拉索、下铰座和背风锚固预埋件；工作机构有起升和变幅机构。该机结构设计合理，机构运行平稳，操作方便准确。
（一）金属结构
本机金属结构安全、可靠、耐用、自重轻。结构满足各种工况下的强度、刚度、疲劳、局部稳定性、整体稳定性和抗倾覆稳定性要求。主要承载结构件应力求结构简单，受力明确，传力直接，避免应力集中，在制造中采取相应措施，提高使用寿命。吊臂和撑杆结构简单，受力明确，传力直接，最大程度上减小应力集中。所有的钢板、型材在焊接前经过平整和表面喷丸除锈处理，板材的下料采用自动切割机成形。（1）吊臂及下铰座。人字臂架采用桁架式钢结构，材质为Q345D，吊臂总长40.9m，总重151.1t。臂头安装有起升定滑轮组、变幅滑轮组。臂头变幅定滑轮组采用双向铰接型式，有利于平衡轴承的轴向力；主起升定滑轮组和变幅滑轮组均为两排，便于维护时装拆滑轮轴。其次在集中润滑时，减少单个轴的长度，保证了油路末端的油压，使润滑油能到达每片滑轮轴承；另外，在每片滑轮的侧边，均加装侧向油孔，便于对单个滑轮的轴承进行流油润滑。吊臂臂头主要由副臂、上下盖板、头部拉环、下横梁及腹板构成，将整个臂头部分连接成一个整体。吊臂臂头上部主要受拉，头部拉环采用一块整板，拉环开孔后插入焊接，承力焊缝为剪力焊缝。当定滑轮组受力时，能够直接通过腹板将力传递给主结构。吊臂下铰座结构形式为钢板拼接成的底座，吊臂与下铰座之间采用大销轴连接，其轴套采用铜套。下铰座和预埋在码头上的锚固件通过螺栓连接成一个整体。（2）撑杆及拉索。撑杆和拉索组成稳定结构，结构轻便，受力明确，传力直接。撑杆采用€%o820€?6焊接钢管，材质为Q235B；拉索采用国内知名品牌成品拉索。撑杆铰点与吊臂共用下铰座，采用销轴连接，销轴材料为40Cr锻件，使水平力部份得以抵消。撑杆顶部安装变幅定滑轮组、变幅导向滑轮组、变幅平衡滑轮。总重约为51.5t。
（二）机构
本机能做起升和变幅动作，起升和变幅机构可独立作业。起重机各机构起动、制动加速度完全能满足核电站重大件对运输状态的水平、垂直加速度的安全要求。机构启动时，速度逐渐递增，最高速度为额定速度，加减速度时间由PLC控制。机构制动在速度几乎为零时，制动器制动，保证工作安全平稳。桅杆吊各机构工作时安全可靠，工作平稳，工作时的振动和噪声应符合规范要求。起升机构和变幅机构等主要驱动机构均采用交流变频电机。各相关的机构设置必要的联锁及安全保护装置。吊臂在起升的最大角度时，重大件与吊臂之间保留安全距离。
（1）主起升机构。主起升机构由电机、联轴器、减速机、制动器、卷筒、滑轮组、吊钩等组成。两台主起升卷扬机各采用一台变频电机驱动一台减速器，减速器的输出轴通过一级开式齿轮驱动一个卷筒，钢丝绳分别通过起升机构定、动滑轮间作20倍的缠绕，钢丝绳额定拉力为26t，电机功率为75kw，吊钩起升速度0.6m/min，卷筒容绳量为700m，卷筒采用35#铸钢结构。电机为ABB公司的QABPz315M8A交流变频电机。减速器型号为H3SH11，系FLD公司产品，为双输入/单输出轴设计，其一个输入轴通过鼓型齿式联轴器接变频电机，两输入轴各接一个型号为YWZ5——500/125的制动器，输出轴带一级开式齿轮驱动一个卷筒。主起升机构设置三套常闭式制动器，减速器的输入轴上装设一个运行制动器和一个紧急制动器，该制动器为电力液压盘式制动器。低速轴的卷筒上装设一套（两个）安全制动器，其型号为SBD250，为液压钳盘式制动器。在正常工作时，电动机运行前先将紧急制动器和卷筒安全制动器打开，当两套制动器完全打开后给主电机发出指令，主电机开始运行，当电动机的扭矩建立并达到要求时工作制动器打开，关闭时先电气制动后再由工作制动器机械制动，当电动机完全停止运转后紧急制动器和安全制动器再关闭。电路中设有紧急停止，当发生故障或其它原因需要紧急停止时，按下急停按扭三套制动器同时动作，保证整过机构的安全，如系统检测发现非正常（超载、超速等）工作报警会自动停止运行并紧急制动。系统中还设有过、欠缠绕保护装置，控制提升高度的上下报警和限位。在起升机构中还设有各种安全保护的联锁开关。主起升机构在吊臂顶部定滑轮组下加设重锤式高度限位，防止主起升机构的高度限位出现故障造成吊钩冲顶。
（2）变幅机构。变幅机构由变幅卷扬机、撑杆上的定滑轮组、吊臂头部的动滑轮组、钢丝绳和平衡滑轮组成。变幅卷扬机通过一根钢丝绳通过平衡滑轮在变幅机构定动滑轮间作20€?倍的缠绕，钢丝绳的两端通过转向滑轮分别进入变幅卷扬机的两个卷筒，钢丝绳额定拉力为26t，电机功率为75kw，臂头动滑轮组移动速度0.6m/min，卷筒容绳量都为350m，卷筒采用35#铸钢结构。电机、减速器、制动器等的选型都与起升卷扬机一致。联接及控制形式也是一样。
（3）副起升机构。副起升机构由副起升卷扬机、吊臂副臂的定滑轮组、吊钩滑轮组和钢丝绳组成。副起升卷扬机通过一根钢丝绳在副起升机构定动滑轮间作6倍的缠绕，钢丝绳额定拉力为10t，电机功率为90kw，吊钩起升速度8m/min，卷筒容绳量为150m。电机为ABB公司的QABPz315M6A交流变频电机。减速器型号为H2SH10，系FLD公司产品，为单输入/单输出轴设计，其中输入轴通过鼓型齿式联轴器接变频电机，输入轴接一个型号为YWZ5-500/125的制动器，输出轴带一级开式齿轮驱动一个卷筒。在码头处预埋有锚墩，副起升吊钩通过钢丝绳与锚墩连接，起到防倾覆作用。
（4）起升机构及变幅机构安全装置。A、最大起升高度前的减速限位器；B、最大起升高度时的自动停止限位开关；C、极限起重高度重锤限位器；D、最低位置前的减速限位器；E、最低位置时的自动停止限位开关；F、超负荷报警装置：Ⅰ. 起升负荷达90％额定值时，司机室内灯光显示，提示操作司机不要超载；Ⅱ.起升负荷达100％额定值时，灯光显示和声音报警，提示操作司机不要超载；Ⅲ.起升负荷达到额定负荷的110％时，灯光显示和声音报警，延时断，停止起升，但允许向安全方向运行，延时断电后一次性锁定，当载荷信号降至95％额定起重量极限位以下，才恢复各机构正常运行。G、起升和下降超速保护装置；H、超速保护装置；I、防桅杆臂架后倾装置。
四、关键技术及创新点
由于本起重机是用于江西彭泽核电项目大件设备卸船和大件设备检修时的上下水作业。使用场合比较特殊，要求安全系数非常高，在起重机设计之初就把起重机能够更加安全、可靠、稳定、简便的工作运行作为主要的研究课题。因此在设计中采用以下的关键技术和创新点：（1）结构设计选用了比价简单明确的受力模型，并采用ANSYS有限元软件对整机结构进行计算和优化，力求使结构受力明确，避免应力集中，结构自重轻，并对结构进行了屈曲稳定性分析，计算时不仅考虑了正常工作工况，还考虑了安装、维修工况以及飓风和地震对结构的影响。（2）采用了先进的安全保护系统；包括制动器管理、急停保护、超速保护、超程保护、电机保护、载荷承重与力矩保护、恒功率升速给定和大风报警。（3）起重机设置了详细的故障检测分析系统和防误操作系统，能够高效快捷的反应起重机的故障情况和避免起重机因误操作引起的安全事故。
目前，WD800固定式桅杆起重机已经完成了设计工作，已进行到厂内制造工作阶段。WD800起重机是第一台运用在江西彭泽核电项目大件运输码头上，用于江西彭泽核电项目大件设备卸船和大件设备检修时的上下水作业的桅杆式起重机，设计上采用了先进的设计理念，并根据实际运用的需要，提供了设计安全要求，符合核电行业的高标准安全要求。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】固定式桅杆起重机；大件设备卸船；大件设备检修
一、概述
WD800固定桅杆式起重机，是用于江西彭泽核电项目大件运输码头上，专门用于江西彭泽核电项目大件设备卸船和大件设备检修时的上下水作业，能实现起升、变幅作业的专用起重机。该起重机的额定起重量为800t，起升高度在码头面上为23m，在码头面以下为18m。800t桅杆吊桅杆起重机由人字杆臂架、撑杆、拉索、主起升机构、变幅机构、副起升机构（防倾覆机构）和设备就位机构等七部分组成，金属结构自重约263t，主钩最大起重量800t（吊钩下，双吊点2€?00t），最大工作幅度为25m（Qmax≤800t）/32m（Qmax≤450t），最小工作幅度为10.5m。人字杆臂架长度40.9m，撑杆长度约29.0m，拉索总长度约44.0m，背风地锚采用钢筋混凝土结构形式（施工时拉环预埋件与钢筋焊接一起），背风地锚距离臂架回转中心距离为57m ，臂架结构为桁架式。设计使用寿命20年。
二、主要技术参数
利用等级：U4
载荷状态：Q2
工作级别：A4
最大起重量：800t
最大起重力矩：800t€?5m
工作幅度：10.5m～32m
起升高度：-18m～23m（以码头平面为基准）
起升速度：
满载： （0～0.6）m/min
空载： （0～1.2）m/min
变幅速度 （0～0.6）m/min
计算最大风速：
非工作状态:55m/s
工作状态:20m/s
相对湿度： 0～100％
工作环境温度： -20℃～+45℃
整机电源：三相五线制405kW ；380V ；50Hz
整机结构重量：263t
使用寿命：20年
三、主要构造
本机由金属结构、工作机构、卷扬机房、司机室、梯子平台等组成。结构有吊臂、撑杆、拉索、下铰座和背风锚固预埋件；工作机构有起升和变幅机构。该机结构设计合理，机构运行平稳，操作方便准确。
（一）金属结构
本机金属结构安全、可靠、耐用、自重轻。结构满足各种工况下的强度、刚度、疲劳、局部稳定性、整体稳定性和抗倾覆稳定性要求。主要承载结构件应力求结构简单，受力明确，传力直接，避免应力集中，在制造中采取相应措施，提高使用寿命。吊臂和撑杆结构简单，受力明确，传力直接，最大程度上减小应力集中。所有的钢板、型材在焊接前经过平整和表面喷丸除锈处理，板材的下料采用自动切割机成形。（1）吊臂及下铰座。人字臂架采用桁架式钢结构，材质为Q345D，吊臂总长40.9m，总重151.1t。臂头安装有起升定滑轮组、变幅滑轮组。臂头变幅定滑轮组采用双向铰接型式，有利于平衡轴承的轴向力；主起升定滑轮组和变幅滑轮组均为两排，便于维护时装拆滑轮轴。其次在集中润滑时，减少单个轴的长度，保证了油路末端的油压，使润滑油能到达每片滑轮轴承；另外，在每片滑轮的侧边，均加装侧向油孔，便于对单个滑轮的轴承进行流油润滑。吊臂臂头主要由副臂、上下盖板、头部拉环、下横梁及腹板构成，将整个臂头部分连接成一个整体。吊臂臂头上部主要受拉，头部拉环采用一块整板，拉环开孔后插入焊接，承力焊缝为剪力焊缝。当定滑轮组受力时，能够直接通过腹板将力传递给主结构。吊臂下铰座结构形式为钢板拼接成的底座，吊臂与下铰座之间采用大销轴连接，其轴套采用铜套。下铰座和预埋在码头上的锚固件通过螺栓连接成一个整体。（2）撑杆及拉索。撑杆和拉索组成稳定结构，结构轻便，受力明确，传力直接。撑杆采用€%o820€?6焊接钢管，材质为Q235B；拉索采用国内知名品牌成品拉索。撑杆铰点与吊臂共用下铰座，采用销轴连接，销轴材料为40Cr锻件，使水平力部份得以抵消。撑杆顶部安装变幅定滑轮组、变幅导向滑轮组、变幅平衡滑轮。总重约为51.5t。
（二）机构
本机能做起升和变幅动作，起升和变幅机构可独立作业。起重机各机构起动、制动加速度完全能满足核电站重大件对运输状态的水平、垂直加速度的安全要求。机构启动时，速度逐渐递增，最高速度为额定速度，加减速度时间由PLC控制。机构制动在速度几乎为零时，制动器制动，保证工作安全平稳。桅杆吊各机构工作时安全可靠，工作平稳，工作时的振动和噪声应符合规范要求。起升机构和变幅机构等主要驱动机构均采用交流变频电机。各相关的机构设置必要的联锁及安全保护装置。吊臂在起升的最大角度时，重大件与吊臂之间保留安全距离。
（1）主起升机构。主起升机构由电机、联轴器、减速机、制动器、卷筒、滑轮组、吊钩等组成。两台主起升卷扬机各采用一台变频电机驱动一台减速器，减速器的输出轴通过一级开式齿轮驱动一个卷筒，钢丝绳分别通过起升机构定、动滑轮间作20倍的缠绕，钢丝绳额定拉力为26t，电机功率为75kw，吊钩起升速度0.6m/min，卷筒容绳量为700m，卷筒采用35#铸钢结构。电机为ABB公司的QABPz315M8A交流变频电机。减速器型号为H3SH11，系FLD公司产品，为双输入/单输出轴设计，其一个输入轴通过鼓型齿式联轴器接变频电机，两输入轴各接一个型号为YWZ5——500/125的制动器，输出轴带一级开式齿轮驱动一个卷筒。主起升机构设置三套常闭式制动器，减速器的输入轴上装设一个运行制动器和一个紧急制动器，该制动器为电力液压盘式制动器。低速轴的卷筒上装设一套（两个）安全制动器，其型号为SBD250，为液压钳盘式制动器。在正常工作时，电动机运行前先将紧急制动器和卷筒安全制动器打开，当两套制动器完全打开后给主电机发出指令，主电机开始运行，当电动机的扭矩建立并达到要求时工作制动器打开，关闭时先电气制动后再由工作制动器机械制动，当电动机完全停止运转后紧急制动器和安全制动器再关闭。电路中设有紧急停止，当发生故障或其它原因需要紧急停止时，按下急停按扭三套制动器同时动作，保证整过机构的安全，如系统检测发现非正常（超载、超速等）工作报警会自动停止运行并紧急制动。系统中还设有过、欠缠绕保护装置，控制提升高度的上下报警和限位。在起升机构中还设有各种安全保护的联锁开关。主起升机构在吊臂顶部定滑轮组下加设重锤式高度限位，防止主起升机构的高度限位出现故障造成吊钩冲顶。
（2）变幅机构。变幅机构由变幅卷扬机、撑杆上的定滑轮组、吊臂头部的动滑轮组、钢丝绳和平衡滑轮组成。变幅卷扬机通过一根钢丝绳通过平衡滑轮在变幅机构定动滑轮间作20€?倍的缠绕，钢丝绳的两端通过转向滑轮分别进入变幅卷扬机的两个卷筒，钢丝绳额定拉力为26t，电机功率为75kw，臂头动滑轮组移动速度0.6m/min，卷筒容绳量都为350m，卷筒采用35#铸钢结构。电机、减速器、制动器等的选型都与起升卷扬机一致。联接及控制形式也是一样。
（3）副起升机构。副起升机构由副起升卷扬机、吊臂副臂的定滑轮组、吊钩滑轮组和钢丝绳组成。副起升卷扬机通过一根钢丝绳在副起升机构定动滑轮间作6倍的缠绕，钢丝绳额定拉力为10t，电机功率为90kw，吊钩起升速度8m/min，卷筒容绳量为150m。电机为ABB公司的QABPz315M6A交流变频电机。减速器型号为H2SH10，系FLD公司产品，为单输入/单输出轴设计，其中输入轴通过鼓型齿式联轴器接变频电机，输入轴接一个型号为YWZ5-500/125的制动器，输出轴带一级开式齿轮驱动一个卷筒。在码头处预埋有锚墩，副起升吊钩通过钢丝绳与锚墩连接，起到防倾覆作用。
（4）起升机构及变幅机构安全装置。A、最大起升高度前的减速限位器；B、最大起升高度时的自动停止限位开关；C、极限起重高度重锤限位器；D、最低位置前的减速限位器；E、最低位置时的自动停止限位开关；F、超负荷报警装置：Ⅰ. 起升负荷达90％额定值时，司机室内灯光显示，提示操作司机不要超载；Ⅱ.起升负荷达100％额定值时，灯光显示和声音报警，提示操作司机不要超载；Ⅲ.起升负荷达到额定负荷的110％时，灯光显示和声音报警，延时断，停止起升，但允许向安全方向运行，延时断电后一次性锁定，当载荷信号降至95％额定起重量极限位以下，才恢复各机构正常运行。G、起升和下降超速保护装置；H、超速保护装置；I、防桅杆臂架后倾装置。
四、关键技术及创新点
由于本起重机是用于江西彭泽核电项目大件设备卸船和大件设备检修时的上下水作业。使用场合比较特殊，要求安全系数非常高，在起重机设计之初就把起重机能够更加安全、可靠、稳定、简便的工作运行作为主要的研究课题。因此在设计中采用以下的关键技术和创新点：（1）结构设计选用了比价简单明确的受力模型，并采用ANSYS有限元软件对整机结构进行计算和优化，力求使结构受力明确，避免应力集中，结构自重轻，并对结构进行了屈曲稳定性分析，计算时不仅考虑了正常工作工况，还考虑了安装、维修工况以及飓风和地震对结构的影响。（2）采用了先进的安全保护系统；包括制动器管理、急停保护、超速保护、超程保护、电机保护、载荷承重与力矩保护、恒功率升速给定和大风报警。（3）起重机设置了详细的故障检测分析系统和防误操作系统，能够高效快捷的反应起重机的故障情况和避免起重机因误操作引起的安全事故。
目前，WD800固定式桅杆起重机已经完成了设计工作，已进行到厂内制造工作阶段。WD800起重机是第一台运用在江西彭泽核电项目大件运输码头上，用于江西彭泽核电项目大件设备卸船和大件设备检修时的上下水作业的桅杆式起重机，设计上采用了先进的设计理念，并根据实际运用的需要，提供了设计安全要求，符合核电行业的高标准安全要求。
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