Основные работы по монтажу оборудования гидроэлектростанций выполняются с помощью специальных штатных кранов, предназначенных для обслуживания оборудования в процессе его эксплуатации.
Козловые краны ГЭС в зависимости от назначения и места установки могут быть подразделены на две группы: краны для обслуживания водосливных плотин и краны, обслуживающие главные здания ГЭС и станционные плотины.
Водосливная плотина (рис. 45) представляет собой железобетонное сооружение, разделяющее верхний и нижний бьефы, с расположенными на ней автодорожными и служебными мостами. С одной стороны к ней примыкает земляная плотина, с другой — здание электростанции. Длина водосливной плотины, количество затворов, высота их и вес колеблются в значительных пределах. Поэтому и параметры кранов, изготовленных отечественными заводами для различных ГЭС, существенно отличаются друг от друга (табл. 5).
Не меньшим разнообразием отличаются и так называемые агрегатные краны, предназначенные для монтажа генераторов и оборудования машинных залов ГЭС.
На рис. 46 показано здание ГЭС полуоткрытого типа с козловым краном грузоподъемностью 500/50 тс, расположенным на железобетонной эстакаде. Крупные узлы турбин и генераторов подают при монтаже через отверстия в потолке машинного зала. Отверстия перекрывают съемными крышками. Для монтажа оборудования сравнительно малого веса, а также для выполнения такелажных работ, связанных с нормальной эксплуатацией станции, в машинном зале обычно установлено несколько мостовых кранов грузоподъемностью 50. 10 или 100 20 тс.
Техническая характеристика козловых кранов для монтажа и обслуживания ГЭС
Указаны параметры консольного крана, установленного на опоре со стороны нижнего
Продолжение табл. 5
бьефа
Монтаж, подъем и опускание сороудерживающих решеток и ремонтных затворов осуществляют с помощью козлового крана грузоподъемностью 2x50 тс (рис. 47).
На этом же кране установлена грейферная лебедка с плоским грейфером для удаления сора. Со стороны нижнего бьефа для монтажа и обслуживания ремонтных затворов установлен козловый кран грузоподъемностью 2x25 тс.
Рис. 45. Водосливная плотина:
1 — водослив; 2 — бычок; 3 — основной затвор; 4 — аварийный затвор;
5 — железобетонные шандоры; б — подкрановые балки; 7 — козловый кран грузоподъемностью 100 тс\ 8 — шоссейный мост; 9 — служебный мост; 10 — строительный затвор; 11 — служебные площадки
В последнее время довольно часто встречаются компоновки станции, где с помощью основных агрегатных кранов осуществляется также манипулирование затворами станционных плотин. Характерным представителем кранов такого типа является двухконсольный козловый кран, показанный на рис. 4.
Единичность исполнения, большая грузоподъемность, значительный собственный вес и габариты ставят козловые краны ГЭС в раздел уникальных машин (рис. 48). Грузоподъемность этих кранов чаще всего колеблется от 100 до 500 тс, при этом на главной тележке часто смонтировано два главных и несколько вспомогательных подъемов. Для ремонтных и вспомогательных работ установлены самоходные кошки (электротали) и ремонтные краны грузоподъемностью 2—5 тс.
Рис. 46. Здание электростанции:
Рис. 47. Козловый кран грузоподъемностью 2, 50 тс для обслуживания решеток, грейфера и секционных ремонтных затворов
1 — паз струенаправляющего козырька; 2 —паз грейферного захвата; J —паз сороудержииающен решетки; 4 - паз ремонтного затвора; 5 — аварийные затворы; С — отсасывающая труба; 7 — грейферный кран грузоподъемностью 2x50 тс\ 8 — паз ремонтного затвора; 9 — козловый кран грузоподъемностью 2 X 25/лс; 10 -- гидроподъемник; 11 — мостовой кран грузоподъемностью 50 тс; 12 — мостовой крин грузоподъемностью 50 тс (машинного зала); /.1 — съемная крышка; 14 — козловый кран грузоподъемностью 500/50 тс
Краны ГЭС имеют (рис. 49) многоколесные механизмы передвижения г двухребордными ходовыми колесами, половина из которых — приводные. Нагрузки на колесо отдельных кранов достигают 90—120 тс, поэтому диаметры колес 800—1000 мм не являются редкостью и в качестве подкрановых используются рельсы типа КР120 и КР140.
Рис. 48. Козловый кран для монтажа гидроагрегатов и обслуживания затворов плотины
Все козловые краны ГЭС подвержены воздействию значительных ветровых нагрузок. Поэтому они оборудуются противоугонными захватами, действующими автоматически и полуавтоматически.
Рис. 49. Механизм передвижения козлового крана грузоподъемностью
2Х 225/32 тс
На рис. 50 пскззан противобуревой захват крана грузоподъемностью250. 50 + 2X16 + 10 тс. Удерживающая кран сила трения между губками клещевин захвата и рельсом создается составляющими веса клина, привешенного к штоку гидроцилиндра. Клин поднимается с помощью естеренчатого насоса, нагнетающего масло в гидроцилиндр под давлением, близким к 16 кгс см1. Для удержания клина на весу служит специальный переключающий прибор с приводом от электромагнита. В случае, если напряжение тока, питающего электромагнит, исчезнет, сердечник опустится и перекроет впускное отверстие. Под действием веса клина масло из-под поршня гидроцилиндра вытеснится в масляный резервуар и клин опустится, зажимая захваты. Для автоматического включения захватов при ветровой нагрузке свыше 25 кгс/мг над кузовом крана установлен сигнализатор давления ветра, сблокированный с противоугонным устройством.
Рис. 50. Противобуревой захват крана грузоподъемностью 250/50 + -|-2Х 16+ 10 тс
Сравнительно небольшие пролеты при значительных базах крана, обусловленных большими размерами платформ главных тележек (что, в свою очередь, объясняется сложностью механизмов подъема и наличием барабанов повышенной канатоемкости), обусловили специфику проектирования стальных конструкций кранов ГЭС и придали им своеобразный облик. Тяжелые рамные элементы, ригели коробчатого сечения, сплошные жесткие балки и тяжелый накрывающий кран кузов — отличительные черты этих кранов. Кстати, наличие кузова, перекрывающего не только механизмы тележки, но и весь кран в целом, объяснялось, обычно, необходимостью защитить механизмы от атмосферных и стихийных воздействий и желанием придать крану вид, соответствующий архитектурным ансамблям ГЭС. Здесь, видимо, ложно понятое соответствие эстетической формы функциональной схеме крана привело к изрядному утяжелению металлоконструкций. В самом деле, вес кузова, например, для кранов грузоподъемностью 300—400 тс производства заводов НКМЗ и Сибтяжмаш достигает 80—100 т, а подветренная площадь 90—120 м2. Возникшая в связи с этим дополнительная ветровая нагрузка требует установки более развитых и тяжелых механизмов передвижения и мощных противоугонных приспособлений.
Рис. 51. Козловый кран грузоподъемностью 2Х225/32 тс
весовым коэффициентом для кранов мостового типа мостозых и называется отношение веса моста к произведению грузоподъемности на пролет.
Рассматривая различные варианты защиты механизмов кранов от воздействия атмосферных осадков, более рациональными следует признать такие решения, где общий кузов над краном заменен сравнительно легкими кабинами, перекрывающими только грузовые тележки (рис. 51). Использование таких кранов на ряде ГЭС подтверждает их эксплуатационную надежность, а архитектурное оформление представляется более логичным.
Конструктивное оформление несущих металлических конструкций козловых кранов ГЭС в основном определяется условиями работы и установки крана, действующими нагрузками и их расчетными комбинациями. Однако и здесь конструкторы должны учитывать эстетические требования, общие для всех сооружений гидроэлектростанций.
На рис. 52 показан двухконсольный козловый кран грузоподъемностью 2 х 180/50 + 10 тс с пролетом 26 м, предназначенный для монтажа и обслуживания гидроагрегатов ГЭС, а также для маневрирования решетками и аварийно-ремонтнымн затворами плотины. Несущей конструкцией для тележки грузоподъемностью 2x180/50 тс и электротали грузоподъемностью 10 тс является двухконсольный портал, опертый на стойки жесткой и гибкой (шарнирной) опор, соединенных по верху П-образными ригелями. Одностенчатые главные пролетные и вспомогательные балки связаны горизонтальными фермами и рамными раскосами в пространственную систему. Консоли замкнуты концевыми балками коробчатой конструкции. Опоры совместно с П-образными ригелями и нижними затяжками, имеющими также коробчатую конструкцию, образуют замкнутые рамы.
Такая конструкция опор объясняется необходимостью в условиях эксплуатации иногда перемещать тележкой грузы с одной консоли крана на другую. Стойки одной из опор крана присоединены к мосту через горизонтальные шарниры. Такое соединение позволяет разгрузить конструкции от усилий распора и нагрузок, которые могли бы возникнуть в результате температурных деформаций при рамной конструкции пролетного строения.
Высота главных балок, равная 2700 мм, принята по условиям транспортабельности пролетного строения по железной дороге при негабаритности 11 степени. Монтажные стыки выполнены клепаными.
Сравнительно сложная схема несущей конструкции козлового крана обусловлена необходимостью устройства двух консолей длиной 13 и 13,8 м, наличие которых дает возможность исключить установку дополнительных козловых кранов для затворов верхнего и нижнего бьефов.
Одним из примеров влияния эстетических требований на оформление несущих конструкций может служить козловый кран грузоподъемностью 2х 140 160/50 4- 10 тс с пролетом 27 м (см. табл. 5).
Пролетное строение этого крана создано из коробчатых прямоугольного сечения элементов, сваренных из листовой стали. Все ребра жесткости и диафрагмы расположены внутри коробчатых балок и стержней.
Рис. 52. Козловый кран грузоподъемностью 2Х180/50 Ч 10 тс
Из таких же элементов созданы рамы опор, одна из которых (со стороны нижнего бьефа) соединена с мостом шарнирно. Вуты описаны радиусом 2500 мм. Поперечное сечение главных пролетных балок этого крана показано на рис. 53.
Рис. 53. Поперечное сечение главных балок пролетного строения крана грузоподъемностью 2Х 140/160/50+ 10 тс
В связи с тем, что нагрузка на ходовое колесо тележки достигает 100 тс, вместо коротких диафрагм под рельсом установлена продольная балка, опирающаяся на главные диафрагмы. Как указывалось, продольные ребра также установлены с внутренней стороны стенок балки.
На рис. 54 показан козловый кран грузоподъемностью 2x210/75 + 25 тс при пролете 15,5 м, а на рис. 55 — кран грузоподъемностью 400/100 тс с пролетом 26 м.
В отличие от ранее рассмотренных, металлические конструкции данных кранов спроектированы на базе двутавровых открытых балок. Так, например, главная балка крана грузоподъемностью 2x210 тс выполнена двутаврового сечения, а вспомогательная — также двутавровая со сплошным вертикальным листом. Характерной особенностью этого крана, во многом определяющей его внешний вид, является большая база крана (отношение базы к пролету равно 1,07). База размером в 14 400 мм в данном случае понадобилась в связи с тем, что точки подвеса затворов разнесены друг от друга на значительное расстояние.
Опоры крана грузоподъемностью 400/100 тс выполнены решетчатой конструкции. Как указывает один из авторов проектов данных кранов
Рис. 54. Козловый кран грузоподъемностью 2x210/75-г 25 тс (с поворотной консолью)
Рис. 55. Козловый кран грузоподъемностью 400/100 тс
132], проведенные подсчеты показали, что в данном случае при большом
соотношении высоты опор и базы крана
и при колее
тележки, в 1,65 раза меньшей базы, рамная конструкция опор оказывается более тяжелой, чем решетчатая.
Конструктивные формы остовов кранов водосливных плотин совершенствовались одновременно с расширением функций этих кранов, увеличением веса и размеров затворов, изменением компоновок ГЭС и т. д. Если в недалеком прошлом водосливные плотины даже весьма крупных электростанций обслуживались кранами грузоподъемностью 100—150 тс (см. рис. 45), конструкции которых отличались сравнительной простотой, то в настоящее время эти краны делаются все более универсальными, могут выполнять довольно широкий круг операций, однако конструктивные схемы их все более и более усложняются.
Рис. 56. Козловый кран грузоподъемностью 2X125+ 16+ 10 тс:
1 — металлическая конструкция крана; 2 — главная тележка грузоподъемностью 2Х 125 = 250 тс: 3 — тележка грузоподъемностью 16 тс: 4 — электроталь 20 тс: 5 — механизм передвижения крана; 6 — противоугонный захват; 7 — противовес; 8 — траверса Q = 250 тс: 9 — автоматический захват Q — 250 тс: 10 — монтажный кран Q = 5 тс; 11 — кабина; 12 — указатель давления ветра
Характерным представителем кранов такого типа может служить кран грузоподъемностью 2 х 125 + 16 4- 10 тс, общий вид которого показан на рис. 56. Кран устанавливается на гребне станционной и водосливной плотины крупной гидроэлектростанции. На станционной плотине кран выполняет работы по маневрированию основными и аварийно-ремонтными затворами, сороудерживающимп решетками, а также выполняет операции по очистке предрешеточного пространства от плавающего и затонувшего мусора и бревен. На водосливной плотине кран обслуживает основные и аварийно-ремонтные затворы, а также выполняет операции по обслуживанию глубинных затворов турбины. При строительстве электростанции краном монтируют все названное выше оборудование.
На кране установлены две тележки, перемещающиеся по одному пути. Главная тележка оборудована двумя механизмами подъема грузоподъемностью по 125 тс, которые могут работать как независимо друг от друга, так и совместно на общую траверсу. Затворы на станционной плотине поднимают непосредственно главной подвеской крана или балками с автоматическими захватами. Для совместной работы краны соединяются специальным сцепным устройством. Тележка грузоподъемностью 16 тс предназначается для очистки предрешеточного пространства от мусора и для выполнения ремонтных работ. Верхний бьеф плотины от мусора очищают многочелюстным грейфером типа «Полип», оборудованным гидроприводом.
Мелкие грузы перемещают электроталью грузоподъемностью 10 тс, которая движется вдоль главной балки и может выходить на консоль.
Кран опирается на 24 ходовых колеса, 16 из которых являются приводными, скомпонованными в восемь самоходных балансиров. На затяжках опор установлены противоугонные захваты. Управление всеми механизмами — централизованное, из кабины, расположенной на затяжке опоры.
Значительная по величине консоль, необходимая для выезда тележек при подъеме решеток, определила основные проектные решения по несущим конструкциям крана грузоподъемностью 2 х 125 +16+10 тс. Здесь, так же как и в консольных агрегатных кранах, преобладают коробчатые балки, рамная конструкция опор с верхними П-образными ригелями. Главные пролетные балки — коробчатого сечения с генеральными размерами 2180x 1050 мм.
Таким образом, краны плотин приобретают все наиболее характерные черты основных кранов ГЭС.
