1、1大型龙门起重机整体液压提升技术摘要：随着国内、外工业化工程建设和生产设备的飞速发展，大型化、重型化设备如塔器、反应器、大型门式起重机设备等的制造，对吊装工程技术的要求也越来越高，在采用多台大型起重机械抬吊也满足不了吊装需要的情况下，传统吊装技术和起重设备吊装受到各种因素的限制，这些趋势对大型设备吊装产生了新的需求，采用设备整体液压提升吊装技术就显得十分重要了。某船厂新建 350tL165mH70M 龙门起重机，起重机总机质量为 2800 吨，吊装质量为 2500 吨，采用了 3000 吨级的龙门塔架和计算机控制液压同步整体提升技术进行吊装。 中图分类号： TH21 文献标识码： A 文章编号
2、： 一、工程概况： 某船厂新建 350tL165mH70M 龙门起重机，起重机总质量为 2800吨，主要由主梁、上小车、下小车、刚性腿、柔性腿及行走机构等构件组成，轨道间距为 165m。 该龙门起重机主梁为双梁箱形，长 175 米宽 10 米高 9.2 米，主梁上表面标高约为 80 米，吊装重量约为 2500 吨；龙门吊刚性腿设计为一字形变截面箱形，与主梁焊接固定；柔腿设计为人字型，由顶部 A 字头、腿管和下横梁等组成，与主梁通过铰支座连接。 二、吊装方案确定： 1、方案思路 2由于该龙门起重机安装高度为 80 米，自重大，如果分件吊装工作量大，高空作业增加，存在较大的质量、安全施工风险。在总
3、结国内其它大型龙门起重机安装的成功经验和教训， 参考国内外同行的施工方法的优点，考虑施工时允许占用的场地、允许的施工周期、尤其是施工安全等因素，经过多方面综合考虑和分析计算，本工程安装采用双门塔架多锚点集群液压千斤顶整体提升技术进行吊装。将主梁、刚性腿、柔性腿、上下小车、维修吊等一同提升到位，同时采用大型履带起重机进场配合安装。这样将大大降低安装施工难度，于质量、安全和工期等都有利。液压千斤顶整体提升设备是一种出力承载大、使用灵活的新型施工机械装置，由执行机构、控制系统和动力装置三部分组成。 在提升门架项部提升大梁上配置液压同步提升系统设备；龙门起重机大梁拼装完毕，安装上下小车、维修吊；液压提
4、升设备与龙门吊主梁上的吊耳连接；利用提升门架和液压提升系统设备同步提升龙门吊主梁；刚性腿尾端在地面设置滑移小车，跟随主梁同步提升；在主梁提升过程中，通过铰链将刚腿与主梁连接，安装照明平台司机室、安装柔性腿 A字头；在大车轨道上分别组装柔性腿、刚性腿侧行走机构；龙门吊提升到一定高度后，柔性腿腿管吊装，腿管通过铰链与柔性腿行走机构及 A字头连接，跟随主梁滑移提升；龙门吊主梁提升到设计高度后，刚性腿行走机构拖拉就位；测量调整门吊主梁，柔性腿及刚性腿调整，腿管螺栓紧固及下横梁焊接，刚性腿与主梁问对口焊接；液压提升落位卸载，塔架拆除，龙门起重机安装完成。 32、方案特点 1）配置二付提升门架，提升门架高
5、度为 87m，确保龙门起重机的整体提升和安装高度。 2）同时门架的稳定系统为塔架的缆风绳，每付提升门架设置 6 根缆风绳。提升门架基础和缆风绳锚点均为砼基础，并保证其承压能力。 3）液压整体同步提升技术可多吊点吊装，载荷分配均匀，各吊点起升平稳，同步误差小于 2mm。而且吊装过程平稳，无明显附加冲击载荷。方案可操作性好，液压提升系统体积小，重量轻。 4）采用计算机同步控制、液压整体提升技术及设备，起升同步控制，安全受控，可手动控制和完全自动控制，施工技术先进、安全、可靠。 5）刚性腿采用分段提升结合滑移转体安装技术，柔性腿跟随主梁提升，在确保安装质量的前提下，能够有效降低措施费用，缩短安装周期
6、。液压提升装置的关键技术是同步控制技术，为连续式同步提升控制技术。计算机系统可实现完全自动同步控制，负载均衡，姿态校正，操作闭锁，过程显示和故障报警等工作，大大提高了工程实施的安全可靠性，保证工程质量。比较双桅杆或龙门桅杆系统技术更先进，是超高超重设备吊装的重要工具之一。液压提升设备的能力可达万吨级，常用于超重、超高、大跨度的构件安装工程。 三、吊装提升设备选择： 1、龙门塔架 实施本机吊装方案的主要吊装设备为两付提升塔架，它的设计参照4塔式起重机的塔身安装原理，采用液压自身提升结构，该设备由塔身（标准节） 、顶升套架、过度节、塔身平台、提升大梁、塔身扶梯和水平吊架等组成；塔身断截面为边长 2
7、.4 米的正方形，塔柱采用四肢格构式钢柱,截面为3003001616，材料为 Q345C。标准节长度为 6 米；塔架基础节采用法兰盘与地面基础埋件连接，并用 M3680 高强度螺栓连接。提升塔架总标高 87 米，每付门架设计承载能力 1500 吨，两付塔架总垂直提升能力 3000 吨。按图纸提供的资料，龙门起重机整机总重在除去行走和刚、柔性腿下横梁的重量后约为 2500 吨。因此本工程选用 12台液压提升油缸，每台提升油缸的提升能力为 350 吨，12 台提升油缸的提升总能力为 4200 吨，因此满足此次吊装载荷的要求。 本工程受场地所限，考虑到缆风绳及受力的需要，同时使得 12 台提升油缸的
8、提升载荷均匀分布，两付塔架竖立于刚性腿侧距离轨道 9 米位置处，柔性腿侧塔架距离轨道 21 米处，塔架中心间距 135 米，提升过程中确保稳定缆风绳不会碰到小车。 在安装二付塔架过程中要符合起重设备安装工程施工及验收规范 、通用门式起重机 、 起重机设计规范等相关标准规范规定。 2、液压提升系统 液压同步提升技术是一项新颖的超大型结构提升安装施工技术。它采用柔性钢绞线承重，提升油缸集群，计算机控制，液压同步提升新原理，结合现代施工工艺，将成千上万吨的结构在地面拼装后，整体提升到预定安装位置，实现超大吨位的大型结构整体同步提升安装的施工工艺。 5在此次龙门起重机提升工程中，采用 12 台 350
9、 吨穿心式液压提升油缸 TJJ-3500，分别布置在两付塔架提升大梁上，每付塔架上对称布置 6台提升油缸。并在本次提升工程中共使用 2 台 TJD-60 泵站。每台泵站驱动 6 台提升油缸。 液压提升系统的核心设备采用计算机控制系统 YT-I，全自动完成同步升降、负载均衡、姿态校正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。液压提升系统由提升油缸、承重钢绞线、液压泵站、传感测量系统和计算机控制系统组成，是集机、电、液、传感器、计算机和控制论于一体的现代化先进设备。 计算机控制液压同步提升技术具有自动化程度高和安全可靠的优点，利用此项技术能极大地缩短施工安装周期。 四、计算机控制整体液压
10、同步提升及施工技术措施： 龙门起重机整体提升施工图一 1、吊装大梁时门架稳定风绳受力 本次吊装采用双门塔架吊装龙门起重机，整体起吊，重量约 2500 吨，每付塔架均匀设置 6 根稳定风绳，在龙门起重机整体提升时，在 6 级风风速下，稳定风绳的最大拉力约 100 吨。稳定风绳承载选择应大于其 3.5倍安全系数。稳定系统的关键是根据提升设计和分析计算确保龙门塔架在整个施工过程中的稳定。 2、主吊点及铰链设计 6安装吊耳是连接于提升设备和龙门起重机本体结构之间的最关键的结构。它的设计和施工质量将直接关系到龙门起重机安装过程的安全。 由于吊耳受力很大，而龙门起重机本体结构属于薄壁箱型结构，故吊耳设计时
11、考虑到通过本体加劲板，将吊耳荷载较为均匀地传递到本体结构断面上去。出于质量控制和安全性方面考虑，通常将吊耳与加劲板设计为整体，在本体结构制作过程中与本体形成一体。加劲板的设置宜尽量利用设计加劲板位置，并以不影响本体内部结构布置为原则。 起重机主梁上提升吊耳的数量与提升门架上设置的液压提升器数量相对应，并上下对齐。提升钢梁设计为箱梁形式。根据受力分析验算和有限元程序分析等保证各吊点和提升横梁的承载能力。 提升短梁图二 主梁吊点局部加固图三 3、大梁及刚腿摆放时需考虑刚腿预偏值，刚腿与大梁端头间隙需设置约 900mm，利于提升时穿挂铰链。小车车架及卷筒等较重设备需分别吊装到位。 4、为保证龙门起重
12、机现场的安装精度，本工程所有构件在加工厂内均须经过预拼（组）装后，方可解体运输。并在构件接口处，做好各方7向的安装基准线的标识，基准线要具有永久性。 5、工程进行当中，需要对某些构件进行滑移翻身（刚性腿一分段、柔性腿 A 字头等）和卸车后平移（下小车等） 。针对不同需要，采用两种方案，即钢小车的滚动和聚四氟乙烯滑移板。 钢小车示意图四 聚四氟乙烯板是一种化工产品，具有耐高压、滑动摩擦阻力系数小等特点。本施工中的聚四氟乙烯滑移板是由 20mm 钢板、15mm 耐压橡胶及5mm 聚四氟乙烯板合成的，在重物水平滑移（刚性腿分段、柔性腿 A 字头等）时可以使用，使用时滑板下至构件安装位置需铺设钢板滑道
13、，动力牵引使用卷扬机滑轮组。 6、液压提升系统： 计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群（承重部件） 、液压泵站（驱动部件） 、传感检测及计算机控制（控制部件）和远程监视系统等几个部分组成。 提升油缸及其它提升设备的布置： 在提升吊点确定后，确定各提升吊点的提升力。在此次提升工程中，采用 12 台 350 吨提升油缸 TJJ-3500，分别布置在两付门架上，每付门架上对称布置 6 台提升油缸。 液压泵站的布置： 在本次提升工程中共使用 2 台 TJD-60 泵站。每台泵站驱动 6 台提升8油缸。 传感器的布置 激光测距仪：在每个提升吊点处，选择适当的位置，安装 1 台激光测距仪。激光
14、测距仪放置在地面上，激光打在被提升结构上，随着被提升结构的提升，激光测距仪的测量距离越来越长。激光传感器量程为 300米，测量精度可达 1.5mm； 压力传感器：在提升过程中，为了监视每台油缸的载荷变化，在每台油缸上安装一个压力传感器，这样计算机控制系统可以实时地感知油缸载荷大小。根据采集的载荷数据，计算机控制系统可准确地协调整个提升系统工作，并对提升系统载荷的异常变化做出及时处理，确保提升油缸受力载荷均匀； 锚具及油缸位置传感器：在每台提升油缸的上下锚具油缸上各安装一只锚具传感器，在主缸上安装一只油缸位置传感器。通过这些传感器，计算机控制系统可以实时地知道当前提升油缸的工作状态，根据当前状态
15、来决定下一步动作。这是提升系统动作同步的基础，以此来保证整体同步提升要求； 现场实时网络控制系统的连接 地面布置一台计算机控制柜，从计算机控制柜引出泵站通讯线、油压通讯线、油缸信号通讯线、激光信号通讯线、工作电源线； 当完成传感器的安装和现场实时网络控制系统的连接后，计算机控制系统的布置就完成。 7.同步监测 9液压同步提升系统利用自整角机控制提升过程的同步，同时地面配合激光测距仪保持门吊主梁的同步提升。塔架、钢绞线监测提升过程中，使用经纬仪对塔架、钢绞线进行实时监测，保证提升过程钢绞线、塔架始终保持垂直。 8.稳定缆风绳监测 提升过程各种侧向力会使缆风力产生变化，因此，在配合各种偏移、同步监
16、测的同时使用缆风测力计对缆风绳的受力进行即时检查。 五、提升过程中对于不利因素的分析与控制： 1.根据预先通过分析计算得到的液压同步提升工况各吊点液压提升力数值，在计算机同步控制系统中，对每台液压提升器的最大提升力进行设定。当遇到提升力超出设定值时，液压提升器自动采取溢流卸载，以防止各吊点局部应力超出设计值或提升载荷分布严重不均，造成对承载结构及临时设施的破坏。 2.大型龙门起重机整体提升高度达到 80 米左右，并且在高空进行刚柔腿的安装就位，整个提升过程至少需要 12 个工作日，所以起重机需要在空中停留。液压同步提升器在设计中设置了独有的机械和液压自锁装置，保证了起重机在吊装过程中能够长时间
17、在空中停留。 3.整体提升过程中各提升吊点之间存在高度位移差，各提升点的高度位移差的出现会使结构的受力状态发生改变或结构有变形以及起升不平稳，所以我们采用激光测距仪安放在吊点下的地面适当位置，根据提升高度的变化来调整各液压油缸的提升速度，保持各吊点的平稳提升。确保提升过程的安全可靠。 10六、总结： 通过以上施工技术的应用，本工程的施工质量、施工进度、施工安全等方面均取得了非常好的成绩。这是液压整体提升施工技术的研究以及在本工程中的应用范例。 随着液压同步提升技术在国内大型设备安装中的不断应用，相比传统的吊装技术，液压提升技术在可靠性、自动化程度、现场操作的方便性等方面都具有相当突出的优势。同
18、时，为了增加施工现场的安全性，本套系统特地增加了一套自动监视系统，在提升作业时操作人员无需再高空操作，只需在地面就可安全地实施操作。这是一种新的计算机控制方法，已在现场施工中得到了广泛应用。 参 考 文 献 1.张质文等主编.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社，1998 2.杨文柱主编. 重型设备吊装工艺与计算. 北京：建筑工业出版社，1990 3.陈道南等主编. 起重运输机械. 北京：冶金工业出版社，1988 4.杨文渊编. 起重吊装常用数据手册. 北京：人民交通出版社，2002 5.华玉洁主编. 起重机械与吊装.北京：化学工业出版社，2006 6.罗顶瑞、朱兆华编著. 大型吊装组织设计与方案实例分析. 北京：化学工业出版社，2008
