一种可沿弧面穹顶升降的作业平台及其安装方法
技术领域
本发明属于核电站设施构建技术领域,涉及一种作业平台,尤其涉及一种可沿弧面穹顶升降的作业平台及其安装方法。
背景技术
华龙一号及VVER核电站安全壳为圆形筒状且顶部带有球状穹顶的预应力混凝土结构,其预应力水平钢束从筒体底部逐层布置,通过安全壳环梁延伸布置至穹顶部位。水平钢束根据分布位置的不同分为筒体水平钢束及穹顶水平钢束,所有水平钢束均锚固于安全壳扶壁柱处。水平钢束施工通过预应力施工提升平台辅助完成,由于华龙一号及VVER核电堆型穹顶水平钢束分布于球状穹顶,故要求施工用的预应力施工提升平台在球面穹顶处必须具备提升的能力。而预应力施工提升平台是实现华龙一号VVER核电站预应力水平钢束施工的重要的工具,传统的预应力施工提升平台采用垂直升降平台或搭设脚手架的方法,仅能满足安全壳垂直筒体部分的预应力水平钢束施工,无法满足华龙一号及VVER核电站预应力穹顶水平钢束的施工。
发明内容
本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台及其安装方法,是一种可垂直升降、可沿弧线段升降、安装及操作简便、安全可靠性高的大吨位预应力施工升降平台及其安装方法,可提高大吨位预应力工程施工的效率,有效保证施工安全和工程质量,以克服现有技术的缺陷。
为实现上述目的,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,具有这样的特征:包括两个升降单元和连接平台;两个升降单元分别设置在扶壁柱的两侧;升降单元包括卷扬机支架、卷扬机、导绳架、若干节导轨、爬升组件、升降平台和顶升油缸;卷扬机支架固定在安全壳穹顶的预埋件上,卷扬机固定安装在卷扬机支架上,卷扬机配有两根提升钢丝绳;导绳架固定在安全壳穹顶的预埋件上,位于卷扬机的下方;若干节导轨依次由下向上次连接,固定在安全壳的筒体竖直段和穹顶弧面段;爬升组件包括爬升架、承重吊架和两个循轨器;两个循轨器分别固定在爬升架的上部和底部,循轨器与轨道相嵌,爬升架通过循轨器在轨道上稳定升降;承重吊架固定在爬升架顶端,卷扬机的两根提升钢丝绳穿过导绳架与承重吊架固定连接,带动牵引爬升架沿导轨升降;升降平台和顶升油缸均设在爬升架上,随爬升架升降;升降平台的一侧与爬升架转动连接,顶升油缸设置在升降平台的下方,下端与爬升架外侧的下部铰接,上端与升降平台的底部铰接;当爬升架位于筒体竖直段的导轨上时,顶升油缸支撑升降平台,使之处于水平状态,当爬升架爬升至穹顶弧面段的导轨上时,顶升油缸收缩,升降平台随其转动保持水平状态;连接平台设置在两个升降单元的升降平台之间,连接平台的两侧分别与升降平台固定连接。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:其中,升降平台包括平台本体、转轴和连接架;平台本体的底面具有沿其外边缘固定设置的平台边沿;转轴与平台本体的设置方向相同,一端与平台边沿的内侧固定,另一端朝向内侧方向,连接架的内端与爬升架铰接;转轴的内端穿入连接架,与连接架转动连接,平台本体可随转轴相对于连接架转动;顶升油缸的上端与连接架的底部铰接。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:其中,升降单元还包括防坠钢丝绳和安全锁;安全锁固定安装在爬升架上;防坠钢丝绳的一端固定在导绳架上,另一自由端穿过安全锁。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:其中,升降单元还包括若干导绳轮,分为三组,分别沿两根提升钢丝绳和一根防坠钢丝绳设置,固定在安全壳穹顶弧面段的预埋件上,两根提升钢丝绳和一根防坠钢丝绳分别通过其对应的若干导绳轮。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:其中,导绳架的中心线和导轨的中心线对齐重叠。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:其中,升降单元还包括组合吊机,固定安装在升降平台上,用于预应力施工中千斤顶等设备的安装。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:还包括顶升油泵,固定在任意一个升降单元的升降平台上,为两个升降单元的顶升油缸供油。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:其中,爬升组件还包括重量传感器,固定在爬升架上,监测升降平台的荷载。
进一步,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,还可以具有这样的特征:还包括顶控制箱,固定设置在连接平台上。控制箱控制平台的上下运行,控制箱可进行设备运行安全参数设定,可设定最大荷载值,当平台超载时发出警报铃声并自动停止运行,可通过设点参数实现平台左右自动调平功能或手动微调。
本发明提供上述可沿弧面穹顶升降的作业平台的安装方法,具有这样的特征:包括以下步骤:
步骤一、预埋件的安装:安全壳混凝土浇筑时,根据施工图纸安装预埋件;
步骤二、卷扬机动力系统安装:将卷扬机与卷扬机支架通过螺栓进行连接,两者中心线对齐重叠,卷扬机支架底座的连接板与预埋件焊接连接,导绳架中心线与预设导轨中心线对齐重叠;
步骤三、悬吊平台系统安装:将循轨器安装在爬升架的上部和底端,称重吊架安装在爬升架的顶部,顶升油缸将升降平台和爬升架连接起来,两个升降单元的爬升组件和升降平台均按上述方法安装,安装后,将连接平台与两个升降平台固定连接形成整体大平台;
步骤四、导轨系统安装:在安全壳筒体底部安装第一节导轨,安装后,将步骤三组装好的大平台安装至首节导轨架上,将卷扬机钢丝绳与相应爬升组件进行连接,通过启动卷扬机提升大平台安装第二节导轨,该节导轨安装完成后,再次提升大平台安装第三节导轨,以此方法完成所有导轨的安装,包括穹顶部位的导轨,最后将穹顶部位最端头的导轨与导绳架相连;
步骤五、控制系统安装。
本发明的有益效果在于:本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台及其安装方法,在预应力施工前针对预应力施工工艺的要求专门设计而成,该平台安装于核岛内安全壳两个扶壁柱两侧,平台垂直部分起升高度61.85米,同时可在穹顶球面半径上进行移动,该平台具有运行平稳、承载力大、安全性能可靠等优点,提升高度满足所有环向钢束的施工要求,缩短了施工工期、带来经济效益和社会效益;同时,该平台的各组件主要通过组装成整体,便于现场安装,可拆解便于运输,尤其适用于华龙一号及VVER等堆型核电站安全壳的施工应用。
本发明的大吨位作业平台,能够同时满足垂直段及弧形段平台的运行,平台自身具备较大的承重功能,能够同时满足作业人员及设备安装的荷载,安全性能可靠,较传统的采用搭设脚手架施工,以平台与设备承重功能分离的施工平台,便于操作人员作业,不依赖于外部塔吊资源,有较强的自助性,有效节约的施工时间。
本发明中采用平台自身安装轨道的技术方案,较传统的采用高空吊篮进行规定安装,具有更高的安全性,且较传统的导轨安装工效节省1/3以上,值得相应预应力项目借鉴。
附图说明
图1是可沿弧面穹顶升降的作业平台的主视图;
图2a是爬升组件、升降平台和顶升油缸在垂直段的侧视图;
图2b是爬升组件、升降平台和顶升油缸在弧线段的侧视图;
图3a是爬升组件的主视图;
图3b是爬升组件的侧视图;
图4是爬升架、升降平台和顶升油缸的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1-3b所示,本发明提供一种可沿弧面穹顶升降的作业平台,设置在安全壳外,包括两个升降单元和连接平台7。
两个升降单元分别设置在扶壁柱的两侧。
升降单元包括卷扬机支架11、卷扬机12、导绳架2、若干节导轨3、爬升组件4、升降平台5和顶升油缸6。
其中,卷扬机支架11为钢结构支架,焊接固定在安全壳穹顶的预埋件上。卷扬机12通过螺栓固定安装在卷扬机支架11上,卷扬机12配有两根提升钢丝绳13。
导绳架2固定在安全壳穹顶的预埋件上,位于卷扬机12的下方,用于引导约束两根提升钢丝绳13的位置。导绳架2包括架本体和若干导绳轮,架本体固定在穹顶的预埋件上,若干导绳轮固定安装在导绳架2,两根提升钢丝绳13牵引缠绕通过若干导绳轮。
若干节导轨3依次由下向上次连接,固定在安全壳的筒体竖直段和穹顶弧面段,最顶部一节导轨3与导绳架2固定。导轨3采用型钢焊接而成,通过混凝土浇筑时预埋的专用卡规与导轨支座采用压板连接,导轨3采用螺栓连接在导轨支座上。导轨支座采用T型螺栓连接在筒体预埋的卡规上,导轨3通过高强螺栓连接在导轨支座上,上下两节导轨3接头通过内部承插销轴连接。
其中,导绳架2的中心线和导轨3的中心线对齐重叠。
爬升组件4包括爬升架41、承重吊架42和两个循轨器43。
两个循轨器43分别固定在爬升架41的上部和底部,循轨器43与轨道相嵌,爬升架41通过循轨器43在轨道上稳定升降。
承重吊架42固定在爬升架41顶端,卷扬机12的两根提升钢丝绳13穿过导绳架2与承重吊架42固定连接,带动牵引爬升架41沿导轨3升降。
爬升组件还包括重量传感器44,固定在爬升架41上,监测爬升架上的荷载。
升降平台5和顶升油缸6均设在爬升架41上,随爬升架41升降。
升降平台5的一侧与爬升架41转动连接,顶升油缸6设置在升降平台5的下方,下端与爬升架41外侧的下部铰接,上端与升降平台5的底部铰接。
当爬升架41位于筒体竖直段的导轨3上时,顶升油缸6支撑升降平台5,使之处于水平状态,当爬升架41爬升至穹顶弧面段的导轨3上时,顶升油缸6收缩,升降平台5随其转动保持水平状态。这里水平是指前后方向上的水平,即顶升油缸6用于升降平台5进入穹顶弧线段时调节平台的倾角,以实现弧线段升降平台5始终处于水平状态,保证设备及作业人员的安全。
其中,如图4所示,升降平台5包括平台本体51、转轴52和连接架53。
平台本体51的底面具有沿其外边缘固定设置的平台边沿511。转轴52与平台本体51的设置方向相同,一端与平台边沿511的内侧固定,另一端朝向内侧方向,连接架53的内端与爬升架41铰接。
转轴52的内端穿入连接架53,与连接架53转动连接,平台本体51可随转轴52相对于连接架53转动。即平台本体51可以转轴52为中心,其两侧可上下浮动,用于两个升降单元的升降平台5升降不同步时的倾斜调整。
顶升油缸6的上端与连接架53的底部铰接。
在一具体的实施例中,平台本体内侧拐角处设置成可开启式翻板,用于施工中避开钢绞线影响平台升降。
连接平台7设置在两个升降单元的升降平台5之间,连接平台7的两侧分别与升降平台5固定连接。升降平台5和连接平台7整体的四周设置有防护栏杆及防护钢丝网,下部设置有踢脚板。
其中,升降单元还包括防坠钢丝绳81和安全锁82。
安全锁82固定安装在爬升架41的侧面下端。
防坠钢丝绳81的一端固定在导绳架2上,另一自由端穿过安全锁82处于待命状态,当卷扬机12失控等爬升架41急速下降时,安全锁82将锁住防坠钢丝绳81,从而防止爬升架41坠落,防坠钢丝绳81与安全锁82配套使用,保障平台的运行安全。
其中,升降单元还包括若干导绳轮(图中未示出),分为三组,分别沿两根提升钢丝绳13和一根防坠钢丝绳81设置,固定在安全壳穹顶弧面段的预埋件上,两根提升钢丝绳13和一根防坠钢丝绳81分别通过其对应的若干导绳轮,导绳轮对钢丝绳具有导向限位作用,避免钢丝绳与安全壳外壁摩擦。
其中,升降单元还包括组合吊机9,固定安装在升降平台5上,用于预应力施工中千斤顶等设备的安装。
作业平台还包括顶升油泵61,固定在任意一个升降单元的升降平台5上,为两个升降单元的顶升油缸6供油。
作业平台还包括顶控制箱10,固定设置在连接平台7上。控制箱10控制平台的上下运行,控制箱10可进行设备运行安全参数设定,可设定最大荷载值,当平台超载时发出警报铃声并自动停止运行,可通过设点参数实现平台左右自动调平功能或手动微调。
该作业平台的安装方法,包括以下步骤:
步骤一、预埋件的安装:
安全壳混凝土浇筑时,根据施工图纸安装预埋件。预埋件包括两种,一种为固定导轨支座的专用卡规,一种与卷扬机支架11、导绳架2及导绳轮焊接的预埋铁件,预埋件均布置于扶壁柱两侧,卡规的预埋从筒体底部布置至穹顶,铁件埋设于穹顶。预埋时应注意对于埋件的误差控制,对于卡轨安装误差为水平向±15mm,竖直向±30mm,对于卷扬机支架11、导绳架2及导绳轮预埋件的安装误差为±15mm。
步骤二、卷扬机12动力系统安装:
卷扬动力系统包括卷扬机12、卷扬机支架11、导绳架2及若干导绳轮,卷扬机12采用上驱动式结构,即卷扬机12固定在升降平台5的上方,提升钢丝绳13与爬升架41上的称重吊架相连,带动整体升降平台5的升降,在穹顶圆弧部位,设置的钢丝绳导向轮可防止钢丝绳与混凝土面的摩擦。
将卷扬机12与卷扬机支架11通过螺栓进行连接,两者中心线对齐重叠,卷扬机支架11底座的连接板与预埋件焊接连接,焊接采用二氧化碳保护焊,四周满焊,焊缝高度不小于10mm。卷扬机支架11周围安装维修用的台阶式平台底板,在底板外侧安装安全防护栏杆。
导绳架2中心线与预设导轨3中心线对齐重叠,其底座连接板与预埋件焊接连接,焊接采用二氧化碳保护焊,四周全焊,焊缝高度不小于10mm。
若干导绳轮用于卷扬机12两根提升钢丝绳13及一根安全防坠钢丝绳81通过。根据整体升降平台5的两根提升钢丝绳13的中心距,左右二侧对称划出提升钢丝绳13中心线,并在导绳轮预埋件上作标记,内外侧导绳轮架的中心分别与之对应,对齐中心线后进行焊接,四周全焊,焊缝高度不小于6mm。
步骤三、悬吊平台系统安装:
悬吊平台系统由左右升降平台5、爬升架41、各项安全保护装置和组合吊机9系统组成,升降平台5底部为刚性梁。在左右侧的钢梁上安装组合吊机9,用于起吊千斤顶。
升降平台5和连接平台7的内侧与安全壳扶壁柱的外形一致,与安全壳混凝土面的间隙保持在100mm,而平台整体的左右两侧及后侧安装高度为110cm的护栏,护栏设置脚手板,高度不低于100mm,护栏满布铁丝网防护网。护栏与平台的连接为螺栓连接。升降平台5上设置组合式吊机的安装孔,可用螺栓安装定制的吊机。升降平台5和连接平台7的底板均采用防滑板铺设,防滑板厚度不低于6mm。
爬升架41、循轨器43和称重吊架等的主要作用是承载整体平台自重和额定载重量,并带动升降平台5沿导轨3上下运行,防止平台的晃动和倾覆。
将循轨器43安装在爬升架41的上部和底端,其作用是使爬升架41沿导轨3升降,并防止爬升架41倾覆,防止爬升架41和升降平台5的左右晃动,保证了爬升架41沿导轨3的正确上下运行。
称重吊架安装在爬升架41的顶部,在左右爬升平台底部中间的转轴52上安装连接架53,连接架53的一端与爬升架41相连,转轴52可相对于连接架53转动,用于平台两端升降不同步时的倾斜调整。
顶升油缸6将升降平台5和爬升架41连接起来,在垂直升降时,平台顶升油缸6不作伸缩调节,支撑保持平台的水平状态。当平台在圆弧部位升降时,通过调节平台顶升油缸6的伸出量使平台保持水平,顶升油缸6的单台推力需满足平台受力需求,油缸受压端设置液压锁。
安全锁82设置在爬升架41的底端,其作用是当卷扬机12的制动系统失灵或卷扬机12的钢丝绳断裂致使整体提升平台的一端快速下坠时,安全锁82可快速锁住防坠钢丝绳81,阻止该端平台的继续下坠,并承载该平台的重量。安全锁82的锁绳距离不得大于100mm。
两个升降单元的爬升组件和升降平台5均按上述方法安装,安装后,将连接平台7与两个升降平台5固定连接形成整体大平台。
步骤四、导轨系统安装:
在安全壳筒体底部安装第一节导轨3,安装后,将步骤三组装好的大平台安装至首节导轨3架上,将卷扬机12钢丝绳及安全防坠钢丝绳81与相应爬升组件进行连接,安装电气控制系统,对大平台进行基本的荷载试验,以确保在大平台上进行安装导轨3架的承重要求。在各平台内部搭设脚手架操作平台,高度满足安装上一节导轨3要求即可。通过启动卷扬机12提升大平台安装第二节导轨3,该节导轨3安装完成后,再次提升大平台安装第三节导轨3,以此方法完成所有导轨3的安装,包括穹顶部位的导轨3,最后将穹顶部位最端头的导轨3与导绳架2相连,并调节张紧螺杆,使其紧固。
步骤五、控制系统安装:
控制系统的供电电源应采用三相五线制,为保证预应力施工平台的运行平稳,应采用了变频控制系统,减小上升和下降启动时的冲击。在控制电路中应有上升和下降互锁,有上下限位停止报警、平台自动调平控制、超载停止上升报警等系统。
平台控制箱10设计在平台中部通道侧面,由平台操作人员进行操作,控箱设计有上升下降控制单元、水平调节控制单元及调节机构,上下移动速度为10m/min,当平台控制箱10出现故障,平台无法上下时,可以在顶部卷扬机12进行控制平台的下降,确保人员安全。
水平调节控制机构,水平调节机构分为横向水平调节机构和倾角调节机构。
纵向水平调节机构,由于整个平台由两台卷扬机12进行牵引提升,有一定的速度差异,且卷绳为多层形式,两端钢丝绳的运行速度不会完全同步,由于平台带有垂直导向,平台的倾斜受一定的限制,平衡传感器安装在电气控制系统中,当平台倾斜至预先设定的角度时,平台会自动调平,其工作原理是:平台上升并倾斜至设定角度时,高的一端减慢运行,待调平后再同速运行。平台下降并倾斜至设定角度时,低的一端减慢运行,待调平后再同速运行。
倾角调节机构:当平台进入圆弧段时,控制卷扬机12电机转速继续保持左右平衡的同时,还需让平台保持前后水平。倾角调节机构是一种机械调节装置,主要由液压油缸组成,顶升油缸6安装在爬升架41和连接架53之间上,爬升架41与连接架53铰接,还与顶升油缸6铰接,顶升油缸6的活塞杆与连接架53铰接,平台在圆弧顶上运行时,爬升架41的倾斜角度随之变化,通过操纵油缸活塞杆的伸出量让平台保持水平状态。
每个平台装有上、下限位开关。上下限位开关可用自动复位型,切断的是控制回路。极限开关不允许用自动复位型,切断的是总电源。
超载保护装置:超载检测在平台静止时进行,超载保护装置在荷载达到额定载重量的110%时中止平台起动。
平台安装调试完成并验收合格后,通过控制箱10设置平台的各项安全参数,揿下相应按钮平台即可上下平稳运行。