摘要：在水电站大坝碾压施工中，作为碾压混凝土施工的核心设备，双钢轮串列式振动碾的性能优劣，是正常碾压施工的关键所在，在高强度的施工中，作为世界级品牌的德国产宝马格振动碾，也出现了比较严重的“水土不服”缺陷。为保证电站大坝施工的需要，节约生产成本，本文就在西非几内亚苏阿皮蒂水电站碾压施工中，对这9台宝马格振动碾振动马达侧钢轮改造应用成果进行论述。
关键词：碾压混凝土，宝马格，改造
1、概述：
西非几内亚距离我国有1万2千多公里，经济落后。SOUAPITI电站坝址（地理坐标为北纬10° 25'西经13° 15'）位于KONKOURE河中游。电站坝址距首都CONAKRY 135km，坝区最近的两大城镇为FRIA和TONDON。苏阿皮蒂水利枢纽为一等大（1）型工程，拦河坝为碾压混凝土大坝，最大坝高116.5m，电站总装机容量450MW（单机装机容量112.5MW）。主要工程量：土石方开挖351.8万m³（其中土方开挖274.6万m³，石方开挖77.2万m³），混凝土347.8万m³（其中碾压混凝土301.3万m³）碾压混凝土重力坝最大坝高116.5m，属混凝土高坝。2018年碾压混凝土高峰连续3个月强度超过20万m³，年碾压混凝土总量达173.19万m³，施工强度高，对碾压设备的性能也是极限考验。
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中国水利水电第三工程局有限公司是中国电建的全资子公司，公司分别于2012年和2016年中标承建了西非几内亚凯乐塔水电站（已竣工），苏阿皮蒂水电站（在建中）。凯乐塔水电站项目按公司以往碾压混凝土大坝施工的惯例，碾压设备采够的是德国产宝马格串列式双钢轮振动压路机这一型号2台，所以苏阿皮蒂水电站项目还是沿用这一型号，分别新购置了北京和广州合资产宝马格BW 203AD－4型7台。
2、振动马达侧轴端盖结构图及结构说明：
宝马格BW 203 AD－4型振动碾，振动马达侧结构是由如下部件组成，振动马达侧轴端盖1用8颗M18×50高强螺栓固定在钢轮端基座孔上，轮毂前后分别对称安装有大小相同两盘圆锥棍子轴承3，靠近端盖结合面通过一个骨架油封6，将轴承的润滑油密封在轴承内，轮毂结合端面还设置一道矩形毛毡圈密封7，轮毂安装好轴承、骨架油封、矩形毛毡密封圈，并涂抹好润滑脂后，通过轴端盖压盖8，调整好轴承间隙，用8颗M8×50内六角螺栓紧固压盖，在轮毂内形成密闭旋转体。车体车架是通过振动钢轮两侧的异型侧耳板用螺栓连接，形成一个整体车架，车体整个重量通过前后24个橡胶减震垫中间螺栓和轴端支架连接，橡胶减震垫可以吸收钢轮振动力，防止振动传递到车架，避免因振动对人机的影响。轮托架轴承座中心孔，分别安装行走马达和振动马达，液压胶管和电线水管路隐藏固定在车架侧板内，整机分别通过行走液压马达旋转驱动钢轮行走，振动马达旋转完成钢轮振动。该型振动碾使用中，就是振动马达侧频繁出现损坏故障，从而影响工程施工。
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3、损坏原因分析及直接损失：
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损坏的轮端盖支架图片
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损坏的轮端盖图片
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损坏的振动马达联轴器图片
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损坏的振动马达输出轴图片
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损坏的轴端塌落车架压着钢轮图片
在苏阿皮蒂水电站大坝，碾压混凝土实验设计是具有可碾可振的特点，也就是说其混凝土入仓后，按设计摊铺厚度平整好后，可以用振捣器振捣也可以用振动碾碾压至设计要求，在使用该型号振动碾碾压过程中，不断有水泥浆液出现并进入钢轮轮沿内，在振动碾振动行走的过程中，水泥浆液被带到整个钢轮内，若不及时清理就会凝固，就是及时清理也会有水泥浆液裹带着沙粒进入轴端盖和轮毂结合面内，对矩形毛毡密封圈和骨架油封磨砺，最终是其密封失效，在进入轴承内破坏油膜润滑，形成干摩擦就导致整个轴端塌落。同时为了减少工作过程中水泥浆的进入，不断投入加大对累积混凝土的清理频率，但还是形成图片中所拍到的状况，这在国内电站碾压施工中未曾有此报道。出现上述损坏后，在施工工作面是不能进行维修作业，必须用吊车将振动碾吊起用拖车拖离施工工作面，卸到指定修理厂。经逐步拆卸，发现振动马达输出轴断裂，联轴器变形损坏，支架螺栓拆卸后，整个轴端轮毂脱落，轴承破裂磨损轴端盖，最终修复需更换力士乐振动马达总成一台，联轴器总成一个，轴端盖总成一个，配件费用是53340元，在加上维修用的人工费，吊车、拖车、油料等累计起来可是很大的一笔费用。该型振动碾在大坝碾压施工中频繁的出现上述故障，直接扰乱施工生产计划并造成严重的经济损失。加大配件的采购和维修成本。几内亚距国内相距遥远，配件的运输都是靠海运到达，而且时间最短也要40多天，大坝的施工计划是不能改变的。在这种情况下，通过对造成该型振动碾损坏的成因分析，主要还是该型振动碾轴端密封设计问题，在苏阿皮蒂水电站施工中，这种可碾可振混凝土在振动碾振动行走过程中，通过钢轮轮沿进入的混凝土浆液无法阻挡，造成密封失效而引发的损坏已经到了非常严重的地步，修理厂投入大量修理人员进行抢修。在2018年6月第一台振动碾轴头损坏开始，到2019年5月频繁损坏以来，已累计损耗9套，累计金额达45多万元。到了必须改装的关键时间节点，不改装就会到停产的地步。就是在这种情况下，决定对该钢轮轴端盖改装，以实验的方案不断改进。最终形成了这个改进方案。由于改造及时成功，从而未影响碾压混凝土施工生产，节约了一大笔配件费用。
4、轴端盖的改造应用
根据施工现场的条件，维修的过程中在不改变振动碾钢轮结构的情况下，用Φ300mm钢管，制作了如下图所示钢套，通过固定轴端盖的四个螺栓将其紧固，在其结合面缝隙处涂抹密封胶进行密封，起到防止水泥浆直接进入轮毂密封面的作用。现在已将该型号9台振动碾，振动马达侧都加装了此钢套，在钢轮侧支架下沿处焊接吊耳孔，用细钢丝绳沿钢轮轴向吊挂一块长50cm、宽20cm输送带刮板，以减少振动碾振动行走过程中水泥浆液进入钢轮内，经过改造后目前振动碾在未出现这一缺陷问题，解决了施工生产难题，减少了企业的损失，效益显著。
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工地现场改装的护套安装图
5、改变碾压混凝土水掺和比
几内亚苏阿皮蒂水电站，正在施工的混凝土是一种‘可碾可振’，在做碾压参数设计时，可能未考虑到这种水泥浆液会对振动碾带来如此多的损伤，截止目前振动碾消耗最多的两项配件就是，轴端盖及马达，还有就是钢轮两侧的液压胶管，累计损耗近六十万元，足以证明这种混凝土对振动碾的损坏程度。我所经历承建的水电站大坝碾压混凝土，在碾压施工中没有这种混凝土浆液产生，从未有过如此多配件消耗，在今后的碾压大坝施工中建议设计不采用这种配合比进行碾压施工。
6、建议厂家改造应用
通过本人在长期从事设备管理维修中的经验，这一结构的可靠性还有待做进一步改进，可参照广泛应用于工程车辆，履带式机械的轮边密封工作原理与工作环境的成熟技术。特建议生产、设计制造厂家，改用浮动密封结构，则其可靠性、广泛适应性和复杂恶劣环境下成熟应用。可以将此轮毂和轴端盖的密封在做一下改进。具体改进设计理念是，1、取消结合面的毛毡矩形密封环槽和骨架油封设置，2、将轴端盖原骨架油封位置（旋转体）加工成安装浮动密封环槽，安装主浮动密封环及胶圈，并有密封唇边保护浮动密封防止颗粒状杂物进入，3、轴承座油封位置（相对固定侧），也加工成能对称安装付浮动密封的环槽，并有密封唇边防止颗粒状杂物进入腔内。由主浮动密封环和被动密封环组件，然后在轮毂外圆面上设置一加油孔，改成齿轮油润滑更可靠。结构见下示意图所示，仅供参考。
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7 结束语：
宝马BW203AD-4振动碾，按使用说明是未经授权严禁进行改装，然而其振动马达轴端盖的改装实用效果来看，在不改变其整体结构，改装过程是经过不断试验、分析、总结，最终得以解决，满足现施工环境要求，项目是可行的，节约了施工成本。上述论证过程仅供参考，不妥之处请指正。
王世勇 于2019 年6月几内亚苏阿皮蒂电站工地
论文作者:王世勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：混凝土论文; 马达论文; 几内亚论文; 大坝论文; 水电站论文; 轮毂论文; 宝马论文; 《基层建设》2019年第27期论文;