卸船机加固改造案例分析

陈文卫

摘要：卸船机作为港口码头常见的一种大型机械设备，随着使用年限的不断增长和长时间的作业，逐步进入老化期，并呈加速趋势。需要进行必要的加固改造。这样才能延长其使用寿命，降低运行风险。本文以抓斗卸船机改造项目为例，全面的论述了在卸船机加固改造时常见的问题，并深入的剖析了解决的办法，为今后同类型工程施工夯实了基础。

关键词：卸船机；加固改造；质量；控制；要点

0.前言

在码头和港口中最常见的大型机械设备就是卸船机，有些卸船机已经到了该报废的时间，假如不采取措施处理就会引发重大的安全事故，从合理性和经济性的角度出发，采取维修、更换部件或者是结构补强的方式来对其予以处理，可延长其使用寿命，降低运行风险。

1.案例背景

某电厂的抓斗式卸船机共有两台，位于长江沿岸，具体情况详见下图1。每一台抓斗式卸船机的重量都达到了26吨以上，该卸船机为二十世纪八十年代意大利生产的产品，其钢结构和机械出现了严重的老化问题，大梁已经出现了明显的变形，驾驶机构和行走机构属于超期服役，存在着严重的安全隐患。机身多处出现了故障，给整个设备的稳定运行带来了巨大的影响，因此，要采取积极的措施对其钢结构施工加固维修，在改造维修以后，将存在故障的部件全部更换掉，使其动载刚度得以增加、结构静载变形减低，在整机加固处理以后，能够继续服役十余年。在开展改造作业任务时，各个部门之间要通力配合，积极落实部件的调试和安装作业，使卸船机的性能恢复到最初的状态。

图1 卸船机改造现场图示

2. 改造加固工作的实施

2.1 确定加固及其改造的工作范围

在项目施工的过程中，聘请具有超高专业技术水平的专家来设计加固维护方案，使加固方案具有较强的科学性和实用性，从专业的角度出发，全面的分析该加固改造方案的可行性和合理性，积极采取切实可行的方式方法，更好的了解项目主要施工内容和目标。目前卸船机设备老化、钢结构存在缺陷多等问题，对卸船机作业的安全性、设备可靠性造成较大的影响，尤其是钢结构存在较大隐患。根据测试结果，进行了补强延寿方案的设计，以设计方案为基础对卸船机进行改造，以确保卸船机整机钢结构未来十年安全使用。

2.2 加固工作的重点

在加固施工的过程中，主要包括两个方面的内容，即换新和拆旧，在加固处理老旧的卸船机时，要综合考虑所有可能发生的情况，防止任何的一个小细节造成严重的负面影响。比如：在安装加固部件时，其重量发生了改变，会给其正常行走带来影响；需要使用火焰切割、焊接大梁垫板的施工方法，在大量的热量输入以后，大梁是否会出现变形的情况；在将陆侧和海侧加固的门框和门腿安装好以后，受拉撑力的作用，主尺度会不会出现改变的情况，给行走轮位置带来影响；在更换大梁铰点的轴套和主销轴后，要充分的考虑大梁的稳定性；在更换结构上的螺栓时，会不会给整体结构的稳定性带来影响等等。对于这些可能发生的问题，要事先准备好应急预案，稍有疏忽就可能引发严重的安全事故，所以，施工人员要对施工方案进行全面的论证和分析，确保其能够安全施工。在加固施工时，要高度重视下表中的所有内容，使用科学的技术手段，将监控和预防工作落实到实处，确保整个加固施工取得最佳的效果。由于没有成功的案例可供参考，业主单位和施工组织单位要密切配合，深入的分析可能会出现的情况，细致的评审相关施工方案，确保卸船机在加固处理后能够焕然一新。

表1 主要施工内容

序号	工作内容	备注
1	制作安装料斗支承梁、联系梁斜撑、门框前后大梁	/
2	制作安装海侧门腿、陆侧门腿	/
3	主小车架的制作、装配、安装	拆卸旧小车，重新装配行走轮、滑轮组和水平挡轮
4	轨道梁加强制作安装	/
5	拉杆联接板制作安装	前桥架拉杆长度调整
6	料斗挡风板支架制作安装	/
7	处理前后大梁主销轴磨损部位	主销及轴套的制作安装
8	司机室轨道更换	拆除旧轨道，安装新轨道
9	改造部分构件的预处理及油漆	/
10	原结构上的所有高强度螺栓更换	/
11	缺陷位置修补	/
12	处理啃轨现象，更换压板组件、垫板和小车轨道	/
13	传动装置、控制系统重新调试	/
14	排除空载、重载试车故障	/

2. 加固过程常见问题分析

3.1 更换绞点轴

铰点轴更新工作的安全风险系数比较大，施工技术非常复杂，需要制定完善的施工技术预案，从而使其取得最佳的效果。将顶升支架焊接在前后大梁铰点位置处，有筋板位置是顶升的绝佳位置，使用钢丝绳和吊耳联合保护前大梁外伸距离20m隔板位置到立柱相应隔板位置处。将L型板焊接在距离承轴梁底面50cm位置处，使其满足相关的施工规范。将卡轴板和轴拆除掉，提升前大梁直到铰点铜套能够顺利的拆除掉，使用垫块逐级保护顶升保护工装位置。

3.2大梁轨道精度修复与控制

大梁轨道在成年累月的重载服役后，易于出现过轨道接头振动大、小车车轮啃轨、轨道左右高低差超差以及下拱变形等情况。大梁无法直接放置在地面上，因此需要在空中完成精度维修工作，这也就成为了整个工程施工的重难点，要予以高度的重视。设计方在模拟试验以后，发现在改善左右轨道高低差和前大梁下拱变形时，使用缩短两边工艺拉板长度的方法效果最为理想。

在施工各方共同参与下，使用全站仪来完成设备检测工作，精准测量了大量的变形量和尺寸。在所有数据精确掌握以后，重新制作了拉板，并完成了调节和更换工作，依据施工技术相关规定严格落实每一项工作任务，使野蛮施工的问题得以全面的控制。所有调节施工结束以后，需要精度测量大梁的相关数据信息，使其测量结果与设计标准完全一致。

3.3处理门腿加强箱体焊缝隙超差

将三角加强箱体焊接在四个门腿上，使整机结构的稳定性得到显著的提升。在安装施工时，门腿与三角箱体长边的缝隙比较大，最大裂缝已经达到了6cm左右，给焊接施工带来了巨大的麻烦。。如果采取强行组对的方式，会使施工应力过于集中，威胁到了门腿下行走轮的位置，加强箱体从厂家直接制作，在出厂前做好了严格的检查工作，使其与设计标准保持高度的统一。在仔细比较上梁尺寸和门腿以后，发现门腿变形比较严重，但是设计图纸没有做出相应的变更。此时加强箱体已经制作完成，从技术安全和成本角度分析，决定修改组配，装配基准面由三角箱体长边来充当，采取堆焊方式修整短边超差，其最终的效果比较理想。

3.4 主小车框架结构制作、更换

（1）主小车制作。按照图纸进行小车架的焊接、安装等工艺，使小车在长期工作中出现的形位公差得以控制，保证小车投用后，运行稳定，车架匀正，不发生三条腿和啃轨现象，降低故障率。

（2）小车架上未注焊缝。按同类焊缝施焊要求，必须按照AWS D1.1对焊缝进行检验工作，所有焊缝必须光滑，没有凹陷，没有突变。明细表中的尺寸仅供参考，准确尺寸由放样定。

（3）小车架必须整体焊接完并消除残余应力之后，再进行整体加工，尺寸公差和形位公差必须达到图纸的要求，如果达不到要求投标方必须重新制作。制作框架时，应充份考虑到水平轮的安装高度，以防水平轮盘与压板螺栓间出现磨损的情况。

（4）车轮装配和水平轮装配，按照图纸尺寸、要求装配。

（5）主小车更换包括旧小车拆除、新小车吊装、滑轮、水平轮、行走轮、导绳轮等零部件的拆卸和安装等，小车检修平台、栏杆的制作安装。

4.总结施工经验

4.1 高度重视事前的项目策划

（1）老旧设备的加固可能会有突发情况出现，为了避免互相推卸责任，需要与业主充分沟通，理清项目的工作范围。如果只负责钢结构部分的改造项目，那么施工中电气、液压装置的拆除与恢复工作，建议全部由业主负责，工作界面清晰。

（2）根据技术规格书与设备检测报告，需要到施工现场进行充分的考察测量，制定每个改造的具体施工方案，确保施工组织设计完备。比如在设置高空作业方案时，要将登高车和脚手架准备好。制定吊装方案的过程中，小车架的吊装方案需确定室内维修行车的起重量起升高度和其它的辅助工装，箱体和司机室轨道的吊装更换方案需确定汽车吊的吨位和停车位置，确保每个装置都能吊装到位。

4.2严格过程中的质量控制

做好施工过程的质量管理和施工技术管理工作。预制结构件必须符合图纸要求与现场实际情况（每台机情况都会有所不同），确保施工现场的顺利安装。做好现场施工数据跟踪，如项目中大梁和门腿焊接前进行原始数据比较，施工过程中质检人员严格控制施工工艺，及时观测其变形情况，防止出现返修的问题，将陈旧设备的损伤降到最低。

5.结束语

此类项目施工过程中，需要设计方与施工方的全力协调和配合，群策群力，为打造精品工程不断加强研究，这样才能最终确保整体加固效果和质量。该工程项目在预订的时间之内完成施工，并通过了特种设备管理部门的验收，工程施工的经验和程序为今后同类型工程施工提供了一定的信息参考。在长江生态保护政策的制约下，沿岸码头陈旧卸船机加固改造项目逐渐增加，陈旧设备的改造升级工程困难重重，专业性要求比较高、施工环境恶劣、改造施工难度系数比较大，在开展改造施工任务时，要做好综合预判和整体管控工作，对施工方案的经济性和可行性进行全面的论述，严格落实各项施工任务，显著提升卸船机的改造质量和水平。

参考文献

[1]中国设备监理协会.设备工程监理导论[M].北京：中国人事出版社,2016.

[2]王建庭,张文燕,姚业强,等.设备监理服务标准的结构和编写示例[J].设备监理,2019(1):35-40.

[3]全国起重机械标准化技术委员会(SAC/TC227).起重机设计规范:GB/T3811—2008[S].北京:中国标准出版社,2008.

作者简介：陈文卫（1973年4月4日），男，上海人，民族，汉，本科毕业，工程师，从事港机装备制造工艺技术方面的工作。