工程管理前沿期刊

1、宏海號(hào)龍門吊概況

宏海號(hào)22000噸門式起重機(jī)（MDGH22000t），簡(jiǎn)稱宏海號(hào)22000噸龍門吊（Honghai 22000-ton Gantry Crane），于2014年建成時(shí)是當(dāng)時(shí)世界上起重能力最大、適應(yīng)不同吊裝對(duì)象能力最強(qiáng)的可移動(dòng)門式起重機(jī)。宏海號(hào)總體高度148米，起升高度71.38米，跨度124.8米，由中國(guó)自主研制，擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)。宏海號(hào)由2臺(tái)起重機(jī)組成，每臺(tái)起重機(jī)的吊裝能力達(dá)到11000噸，2臺(tái)起重機(jī)的組合最大起重能力為22000噸，約相當(dāng)于400節(jié)高鐵車廂，是此前世界上最大的移動(dòng)式龍門吊起重能力的11倍。

宏海號(hào)的主體為桁架式結(jié)構(gòu)，雙吊梁承載，拱形外觀，兩個(gè)桁架拱形主梁上均勻布置48個(gè)吊點(diǎn)，前后共96個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)最大吊重300噸，底部裝有128對(duì)滾輪車。宏海號(hào)整機(jī)功率1800千瓦，總重14800噸，相當(dāng)于2個(gè)埃菲爾鐵塔的重量，總計(jì)耗費(fèi)1.1萬噸高強(qiáng)度鋼材。宏海號(hào)項(xiàng)目總投資約為7至8億人民幣，龍門吊主體的建造合同價(jià)格約為3.7億元。宏海號(hào)的混凝土基座打樁深度為46米，造價(jià)達(dá)到3億元人民幣。宏海號(hào)建成后用于宏華啟東海洋裝備基地的海上石油平臺(tái)整體吊裝和下水作業(yè)。

宏海號(hào)龍門吊由當(dāng)時(shí)四川宏華集團(tuán)旗下的宏華海洋油氣裝備有限公司（江蘇）投資，武橋重工集團(tuán)股份有限公司負(fù)責(zé)總包、設(shè)計(jì)。江蘇華能建設(shè)工程集團(tuán)有限公司上海起重公司負(fù)責(zé)施工。上海創(chuàng)未建設(shè)工程有限公司承擔(dān)了宏海號(hào)提升吊架、吊耳等輔助結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)吊裝、設(shè)備就位吊裝等工作。

利用宏海號(hào)龍門吊，可以在陸地上同步制造海洋石油平臺(tái)的下浮體、上部甲板及其他大型模塊，并將這些預(yù)先建造好的大型模塊整體吊裝到港池進(jìn)行對(duì)接組裝，從而革命性地改進(jìn)海上石油平臺(tái)的建造工藝流程?；谠摴に嚵鞒?，能夠避免受到船塢資源的制約，1個(gè)港池可支持多達(dá)10個(gè)海上石油平臺(tái)的同步建造。這不僅提高了海洋石油平臺(tái)的生產(chǎn)效率，還降低了生產(chǎn)成本，并顯著提升了施工安全性，為海洋石油平臺(tái)制造業(yè)和海上油氣資源開發(fā)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。宏海號(hào)的成功建造對(duì)于我國(guó)未來研發(fā)更大起重能力的超大型龍門吊有重要意義，進(jìn)一步促進(jìn)未來大型軍用、民用船舶建造工藝的革命。

2、宏海號(hào)龍門吊的技術(shù)創(chuàng)新

（1）剛性支腿和柔性支腿的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)

宏海號(hào)由桁架式拱型龍門架、起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備和維修用懸掛葫蘆組成。宏海號(hào)的桁架式龍門架由拱型主梁和兩個(gè)支腿組成，一側(cè)為剛性支腿，上端通過焊接與主梁連接，另一側(cè)為柔性支腿，上端通過鉸接與主梁連接。兩側(cè)支撐腿使用不同的連接方式，可以有效地消除主梁形變對(duì)龍門架整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的不利影響。剛性支腿和柔性支腿均為格構(gòu)式梯形桁架結(jié)構(gòu)，下端連接到支撐系統(tǒng)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)多達(dá)300米運(yùn)行距離。維修葫蘆則懸掛在桁架式拱型主梁的上弦梁上。

（2）高強(qiáng)度鋼材桁架和起吊載荷均勻分布的起吊系統(tǒng)

桁架是一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結(jié)構(gòu)，一般為由三角形單元組成的平面或空間結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠在承載橫截面積不變的情況下有效提升承載能力，進(jìn)而大幅減少起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的重量，在降低制造成本的同時(shí)有效減小了結(jié)構(gòu)的風(fēng)阻，保證宏海號(hào)有良好的抗風(fēng)效果。此外，宏海號(hào)的桁架采用了高強(qiáng)度鋼材，使用焊接的方式建造。與傳統(tǒng)龍門吊模塊化吊裝的工業(yè)定位不同，宏海號(hào)的核心應(yīng)用在于大型船舶或結(jié)構(gòu)件的整體吊裝。因此，除了對(duì)起重能力有所要求之外，還要保證起吊載荷的均勻分布。宏海號(hào)的起吊系統(tǒng)基于滑輪杠桿原理，采用多吊具、多吊點(diǎn)同時(shí)均勻起吊的方式。為了降低龍門吊的整體重心，起重裝置的卷揚(yáng)機(jī)均布置在支撐腿的桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)。

（3）滾柱的支撐方式

由于宏海號(hào)巨大的自重以及起重要求，其運(yùn)行機(jī)構(gòu)無法使用傳統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦或走輪滾動(dòng)摩擦形式，而是采用了承載能力大、摩擦阻力小的滾柱支撐形式。宏海號(hào)的每個(gè)支撐腿底部均通過支撐座和連接法蘭由32臺(tái)滾柱式小車承載。支撐座由液壓缸和盤式鉸組成，使載荷均勻地傳遞到滾柱式小車乃至鋼筋混凝土基座。為保證滾柱式小車沿預(yù)置的軌道運(yùn)行，小車的外側(cè)均設(shè)置導(dǎo)向輪。與滾柱支撐形式相匹配，宏海號(hào)依靠變頻電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)齒輪，再通過齒輪和齒條嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)龍門架整體的行走。行走過程利用到了傳感器檢測(cè)、程序控制、變頻調(diào)速等技術(shù)手段，保障兩個(gè)支撐腿以及主梁的剛性同步移動(dòng)。

（4）提高精準(zhǔn)度和安全性的可編程控制技術(shù)

除此之外，宏海號(hào)還裝配了基于可編程控制技術(shù)（PLC）的電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，能夠提高起重機(jī)工作過程中的操控精準(zhǔn)度和安全性。PLC系統(tǒng)能夠檢測(cè)起重機(jī)各部分的狀態(tài)信息和報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)電腦對(duì)宏海號(hào)實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控。若發(fā)生機(jī)械故障，可以盡快響應(yīng)并進(jìn)行搶修工作，最大程度延長(zhǎng)宏海號(hào)的使用壽命。

3、結(jié)語

2012年10月22日，宏海號(hào)在江蘇啟東開工建設(shè)。2014年8月7日，宏海號(hào)完成1號(hào)機(jī)完成整體提升吊裝。同年12月9日，1號(hào)機(jī)完成總裝調(diào)試工作，首次整體吊裝1艘海洋平臺(tái)供應(yīng)船下水。

宏海號(hào)22000噸龍門吊的誕生不僅代表了中國(guó)制造業(yè)的一項(xiàng)重大突破，而且對(duì)全球海洋石油平臺(tái)制造業(yè)帶來了革命性的變革，具有創(chuàng)造巨額經(jīng)濟(jì)效益的潛力。依托宏海號(hào)這一核心裝備，基于“海洋石油平臺(tái)陸地造”的創(chuàng)新生產(chǎn)方案，一個(gè)港池就能支持多達(dá)10臺(tái)海洋石油平臺(tái)的同步生產(chǎn)。這一方案極大提高了海洋石油平臺(tái)的建造質(zhì)量、生產(chǎn)效率和施工安全性。通過顯著縮短單個(gè)石油平臺(tái)的建造周期，不僅節(jié)省了船塢、半潛駁船和其他吊機(jī)的成本，還大量節(jié)約了工時(shí)。這些節(jié)省的成本和時(shí)間能夠直接轉(zhuǎn)化為船東的可觀經(jīng)濟(jì)效益，從而在市場(chǎng)上形成壓倒性的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外，以宏海號(hào)為核心的宏華海洋基地能為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造4000至6000個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要價(jià)值。

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