变压器大修液压起吊装置在变配电系统检修中的应用

[摘 要]本文主要介绍了变压器大修液压起吊装置的开发背景及过程，阐述了该装置在变配电系统检修中的重要作用。

[关键词]起吊装置；检修；变配电系统

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.048

[中图分类号]TM08；F273 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）22-00-02

0 引 言

在电力变配电系统检修项目中，变压器大修是一项十分重要的检修工作。在传统变压器大修工程中，常常涉及变压器芯部的起吊过程，变压器芯部起吊大多数采用手拉倒链的方式来完成。但是该种方法需要将上百千克重的倒链挂到高处，需要多人协同操作，危险系数较高，且在吊芯时要多人交替拉倒链，单程拉起就要近40分钟以上时间，是一项强体力劳动，且危险性高。

此外，当变压器室内不具备原地吊芯的条件时，只能靠人工将大中型变压器从坑道或机房内搬运到户外，然后使用吊车或三木搭进行露天吊芯检修。这不仅加大了劳动强度，还延长了施工时间，而且还影响施工

1 总体设计思路

为了解决变压器大修过程中出现的移位难、原地吊芯难的问题，相关技术人员经过两年多对设计方案、图纸的反复修改逐渐完善。液压起吊装置制作成型后，并通过验收，其起吊装置的吊重吨位、起重过程的稳定性、整体的安全性均符合设计要求。

装置设计以4个液压千斤顶立柱和配套的液压泵和高压油管为主体，通过专用可调节的连接杆、片将其围绕变压器，连接成一个稳定的四边形整体，然后在千斤顶支柱架上装上经过改良后的工字钢梁，梁下端连板连接的花兰螺丝，通过卸扣与变压器盖板上的4个专用吊环相连接。液压泵通过油管与液压立柱相连，三相380V交流电源控制立柱平稳上下，通过4路油阀调节出油量，来调整四根立柱的同步上下，从面平稳地将变压器吊起。

1.1 吊装专用梁设计思路

吊梁采用了国家标准Q235工字型钢，设计值保证安全余量，系数取活动载荷的1.4倍。本结构属于吊车架类型。工字钢梁长为4米，在使用中，实际使用跨度约为3.2米。两挂点位于钢梁的中间位置，距中心点距离相等对称放置。挂点的间距由变压器的挂环的距离而定，平均值约为1.2米，则每个挂点距离同侧支撑点的距离为1米。设计单个工字钢梁整体起吊能力为4T，每个挂点起吊能力为2T。

强度计算：

该工字钢为两点受力，受力大小相同，根据公式：

（1）16#工字钢自重载荷均布：0.205 kN/m（查表得）

q=1.2*0.205=0.246 kN/m

自重弯矩为：M1=q*l^2/8=（0.246*3.2*3.2）/8=0.314 kN.m

（2）活动载荷=20 kN，P=1.4*20=28 kN（取1.4作为安全系数）

工字钢梁弯矩：M=P*a

其中a—挂点离同侧支撑点的距离（m）

M2=P*a=28 kN*1 m=28 kNm

（3）总弯矩M=M1+M2=0.314+28=28.314 kNm

正应力复核：

σ=Mx/γx Wnx≤f

γx：对称截面积取1.05，但当接受动力载荷时，应取γx=1.0

Mx：最大弯矩（Nmm）（叠加后总弯矩M）

Wnx：对X轴的净界面抵抗矩（查表得Wnx=140 900mm3）

f：钢材的抗弯强度设计值，查表得Q235钢的f=215 N/mm2、σ=Mx/γx、Wnx=28.314*1000*1000/（1.0*140.9*1000）=200.9 N/mm2

σ=200.9 N/mm2

剪應力复核：

τ=VS/Itw≤fv

V：剪力（N）

S：毛截面对中和轴的面积矩（查表得S=80 800 mm3）

I：梁毛截面对X轴的惯性矩（查表得I=11 270 000 mm4）

tw：腹板厚度（查表得tw=6 mm）

fv：钢材的抗剪强度设计值（查表得fv=125 N/mm2）

τ=VS/Itw=28*1 000*80 800/（11 270 000*6）=33.45 N/mm2

τ=33.45 N/mm2≤fv=125 N/mm2

挠度计算：

吊梁容许挠度L/500=3 200/500=6.4 mm

V=PaL2/24EI*（3-4a2/L2）

P：活动载荷（N）

E：弹性模量（查表得Q235钢材E=206 000 mm2）

I：截面X轴的惯性矩（查表得I=11 270 000 mm4）

L：衡量跨度（mm）

a：挂点与支撑点的距离（mm）

V=28*1000*1*1000*（3.2*1000）2/[24*206000*11270000）*

（3-4（1/3.2）2]=1.97 mm

吊梁采用两根16#工字钢重叠使用，跨度3.2米，载荷为两个40 KN负载，安全稳定性大大提高。

1.2 液压千斤顶支柱设计思路

千斤顶的缸内活塞直径8 cm，液压泵最大使用压力约为24 MPa，根据公式，顶力F=P*S=24000000Pa*3.14*0.04*0.04=120576N=12.3 T。

单根液压立柱最大顶力为12 T。目前我们服务台站变压器器身重量都不大于8T，分解到单根柱承载力不大于3 T。该吊芯装置的设计承载远大于实际承载，具有很高的安全性。

该吊芯装置适用性强，可用于各种场地下的大、中型变压器吊芯检修施工，很好地解决了各种室内变压器室内吊芯效率低下、危险性大等问题。装置由4个液压千斤顶支柱、高压油管、工字钢横梁、手动电控柜及其配套的控制检测零部件组成，组装方便，所有配件均采用模块化安装，安装过程简便。

2 变压器大修液压起吊装置的优点

2.1 使用过程安全牢靠

本装置采用4个液压缸、4根液压立柱来平衡升降和分担承载起重体，每根立柱设计载重量达12吨，液压传动吊芯起重过程稳定，便于控制，无瞬间震动，保证了吊芯过程的安全、稳定。大梁采用16#的工字钢两根重叠，确保起吊安全、稳定。

2.2 适用范围广

以往原地吊芯高度要求都很高，因为要挂倒链，还有所需钢丝绳长短要合适（太短会造成变压器大盖变型），这样很多场合就不适合原地吊芯。该装置是分四点垂直起吊，凡室内外空间允许高度（为变压器高度2.2倍以上）即可使用本装置，适用范围很广。此外，吊芯不受外界环境（风、雨、霜、雪）影响以及粉尘的侵入，有利于提高检修质量。

2.3 提高工作效率

本装置采用模块化设计。拆卸分解简单，利于搬运，易于组装，如有复杂地况可分批搬运并组装，减少了空间因素对检修工作的制约。本装置在检修吊芯的过程中无须人工用力，大大降低了劳动强度，提高了工作效率。本装置可以在变压器机房内将变压器芯部吊起，有效克服了传统变压器吊芯过程中遇到的空间问题，免去搬运时间，缩短检修时间，进而提升了工作效率

3 起吊装置的应用情况及结构图

2012-2017年本起吊装置在十几个变压器大修项目中得以成功应用。相比原先将变压器移位拖到户外吊车吊芯的方式节省了大量时间，原先工期要在4天以上，现在只要当天就可完成检修。在天气下雨的情况下，用此装置在室内吊芯不会影响工程进度。本裝置的结构示意图如图1所示，图2是图1的右视图。

4 结 语

变压器大修液压起吊装置是对变配电系统吊芯检修专用工具革新的一次尝试。此装置现已达到了先前的预期效果，后续还将继续完善升级，希望通过这样的技术革新来提高检修效率，并探索出更好的方法。

主要参考文献

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