吳永朋

浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司，浙江 樂清 325609

0 引言

A電廠輸煤系統(tǒng)的DQL1000/1250.30型斗輪堆取料機，投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)已經(jīng)多年，且在機器的運作過程中未出現(xiàn)明顯問題。但是技工人員卻在最近的日常維護中，發(fā)現(xiàn)斗輪機出現(xiàn)了裂紋現(xiàn)象。具體表現(xiàn)在立柱兩側(cè)上翼緣變截面的木材以及焊縫出現(xiàn)了裂縫，同時左右主腹板出現(xiàn)裂紋且呈縱向分布。其中右側(cè)立柱根部主腹板出現(xiàn)的裂紋整條貫穿，右側(cè)立柱上翼緣的母材也出現(xiàn)的母材開裂，左側(cè)立柱根部上翼緣母材開裂嚴重。立柱是斗輪機的重要部分，承載著鋼結(jié)構(gòu)件。當前出現(xiàn)裂紋，必須對其進修修復，才能保證生產(chǎn)的安全。而若要進行修復就必須找到引起裂紋的原因所在，這是設(shè)備是否修復成功的首要條件。

1 對立柱結(jié)構(gòu)的應力測試

通過現(xiàn)場查看立柱結(jié)構(gòu)的實際開裂情況，簡單修補設(shè)備的開裂部位，盡可能使設(shè)備的狀態(tài)恢復到受損前，同時委托專業(yè)的設(shè)備質(zhì)量檢驗測試中心對該設(shè)備的應力情況進行測試。通過這一方式來確定斗輪堆取料機立柱根部鋼結(jié)構(gòu)在正常運行過程中的受力狀態(tài)，是否存在應力過高的現(xiàn)象。

在應力測試過程中，將測點放置在立柱開裂最明顯的部位，布置14個測點，4個截面（見圖2）。檢測立柱結(jié)構(gòu)在臂架變幅過程中的受力情況是此次應力測試的主要目的。在輪臂架位于水平位置，變幅鋼絲繩成松弛狀態(tài)時，把此狀態(tài)擬定為零位，在此基礎(chǔ)上，對以下工作情況進行測試：

（工況1）：提升臂架，使煤堆和斗輪分離；

（工況2）：斗輪臂架變幅到最高位置；

（工況3）：斗輪臂架變幅到最低位置。

表1 各測點具體應力值，MPa

圖2 具體測點位置

通過對以上三個工況進行測試，在本次測試中，當斗輪臂架變幅到最低位置，立柱結(jié)構(gòu)最大的應力出現(xiàn)，在D截面測點10，最大應力為152.2MPa最大應力的測得是由臂架變幅引起，可以說其實際應力不止152.2MPa，且遠遠大于這個數(shù)據(jù)，而設(shè)備的設(shè)計可用應力為120MPa。從測試結(jié)果可以分析出，造成立柱根部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重開裂的主要因素之一是結(jié)構(gòu)應力過大，下一步將解決的是找出應力過大的原因。

2 臂架著地力及門架上部穩(wěn)定性測試

通過分析臂架的著地力測試和斗輪堆取料機門架以上部分的穩(wěn)定性，以此來找出立柱結(jié)構(gòu)應力過大的原因。因為著地力和重心位置變化，立柱結(jié)構(gòu)的受力分布會直接受到影響。

對臂架著地力的測試是在斗輪堆取料機根據(jù)設(shè)計值確定配重的狀態(tài)下進行的。具體過程是：斗輪懸臂呈水平狀態(tài)的時候，放在臨時鋼結(jié)構(gòu)架上，變幅鋼絲繩為放松狀態(tài)，汽車起重機使用拉力傳感器將前臂架斗輪吊起，這樣就從傳感器的輸出值計算出斗輪著地力。

從檢測結(jié)果可看出，斗輪堆取料機臂架在水平位置時，該機斗輪體頭部的著地力值為5.9t。相關(guān)設(shè)計資料顯示，此斗輪機的著地力在設(shè)計時，其著地值應在3t左右，因此實際著地力也大于設(shè)計值。在查找原因時，采用了穩(wěn)定性測試，在測試中出現(xiàn)重心偏距大于正常值，可以確定臂架著地力過大的主要因素是重心前傾。

為測試斗輪堆取料機門架上部的穩(wěn)定性，可通過對斗輪堆取料機平臺回轉(zhuǎn)裝置的四個支腿的腿壓的測試來獲得，并計算出在目前狀況下斗輪堆取料機門架及以上部分的重心位置。此次測試使用100t荷重傳感器，共2個進行。

測試結(jié)果為：

表2 斗輪機斗輪堆取料機回轉(zhuǎn)裝置的腿壓值，單位：t

用門腿荷重值來計算這種情況下斗輪堆取料機上部的重心位置，重心位置向前偏離回轉(zhuǎn)中心1.08m，比較相關(guān)聯(lián)的設(shè)計資料，該重心的偏距還未超過傾覆偏距，但已經(jīng)大于正常的運行偏距。

3 對立柱結(jié)構(gòu)的修復處理

通過上述對立柱結(jié)構(gòu)的應力測試、著地力以及穩(wěn)定性的測試分析，我們可以看出該設(shè)備出現(xiàn)問題的原因主要是：由于回轉(zhuǎn)上部存在重心前傾，從而引起臂架著地力過大，并使轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)立柱在受力時分布情況發(fā)生變化，導致斗輪機在臂架堆、取料變幅的過程中承擔了大大超過設(shè)計值的交變應力，極大的減少了設(shè)備的使用壽命，況且原立柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計強度等也存在著一定的問題，多方面的原因致使立柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了裂紋。因此，在對立柱進行修復處理時，還需從立柱的結(jié)構(gòu)形式下手，加固立柱結(jié)構(gòu)的主腹板、翼緣板、內(nèi)部橫隔板。

由于鋼結(jié)構(gòu)不能在承載狀況下進行加固，因此在焊接時卸下配重，斗輪臂架擱在臨時鋼結(jié)構(gòu)架上，在鋼結(jié)構(gòu)件釋放配重及臂架引起的應力狀態(tài)下進行焊接。

根據(jù)斗輪機修復前結(jié)構(gòu)應力測試結(jié)果，轉(zhuǎn)柱梁開裂部位結(jié)構(gòu)應力變化達到152.2MPa，實際變形及開裂情況與動應力測試結(jié)果相符合，因此對該部位結(jié)構(gòu)必須進行加固。加固設(shè)計如下：

1）上翼緣板加固

由于開裂處上翼緣板厚為10mm，同前部上翼緣板厚為24mm相比相差較大，開裂處正是變截面，為了消除該部位應力集中等不利因素，采用增大該部位截面。

圖3 上翼緣板加固前后斷面比較

原斷面：

F=284.4cm2；

Jc=360.1mm；

Jx=394000cm4。

加固后斷面：

F=528cm2；

Jc=602.9mm；

Jx=988000cm4。

加固后斷面面積增加1.67倍；

Jx增加2.5倍。

因此上翼緣板加固后應力將大幅度降低，且容易施工。

2）腹板加固

原腹板厚6mm，加上腐蝕作用實際厚度達不到6mm。造成應力大的部位腹板變形與開裂。針對腹板厚度不夠問題，將變形與開裂部位腹板除去并更換為厚度10mm腹板。為了確保焊接后腹板的整體強度，新制作腹板與與其相連腹板采用切割坡口拼接。并在最后一塊腹板焊接時，腹板開孔，采用塞焊焊接。

3）橫隔板加固

由于橫隔板數(shù)量不夠也是造成腹板變形與開裂一個因素，為了解決腹板變形與開裂問題，在腹板變形與開裂部位增加橫隔板，板厚采用10mm鋼板。

圖4 主板加固

圖5 立柱根部開裂部位和開裂情況

4 修復后應力檢測

修復處理完成后，對立柱結(jié)構(gòu)又進行了一次應力測試，同樣進行了相同的三個工況，具體測點見圖6。

具體測試結(jié)果見表3。

圖6 加固后測點位置

表3 加固后各測點具體應力值，MPa

從立柱結(jié)構(gòu)修復處理后應力測試結(jié)果分析，立柱結(jié)構(gòu)相同截面測點最大應力比修復前下降了57%，應力結(jié)果明顯小于設(shè)計許用應力。

5 結(jié)論

在發(fā)現(xiàn)斗輪機存在問題后，通過針對性的測試分析，查找出了致使立柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重開裂的根本原因，同時以根本原因為著手點，加固了立柱結(jié)構(gòu)，以使該設(shè)備能保持長期安全運行的要求得到最終實現(xiàn)。

[1]熊新海.斗輪堆取料機著地力分析及其測試[J].裝備維修技術(shù)，2001，4.