一种预制舱内二次组合设备的运输固定方式

徐亮 曹松山

摘要：针对预制舱内二次组合设备在公路运输过程中，屏柜倾倒导致舱内设备变形或损坏的问题，提出了一种预制舱屏柜防倾倒的运输固定方式。通过建立模型进行力学仿真分析，验证了该方式适用于采用拼舱方式的预制舱二次组合设备单节舱体内部屏柜的固定，可以有效解决预制舱二次组合设备运输过程中的安全问题。

关键词：预制舱二次组合设备;拼舱;二次屏柜;运输加固

0 引言

预制舱式二次组合设备先在厂内完成舱内保护监控等设备的配线、安装和调试等工作，再整体配送至变电站现场进行安装，大大缩短了变电站建设周期，在智能变电站建设、新能源升压站建设、变电站改造等场合中的应用越来越广泛。常规的预制舱二次组合设备由于屏柜较多，整体体积较大，无法整体通过板车进行运输，多采用分体运输、现场拼装的方式。单节预制舱舱体通过紧固带固定在运输车板上，起到限位防倾倒的作用，但是预制舱内部拼柜仅依靠底部的螺栓与预制舱舱底进行固定，缺少有效的外部支撑。常用屏柜尺寸（长×宽×高）为800 mm×600 mm×2 260 mm，底部与预制舱基础的接触面积仅有0.48 m2，屏柜重心位置高于整舱的重心位置，因此，如果屏柜在运输过程中，遇到运输车辆加速过快、紧急刹车等情况，在加速度超过3 m/s2时，产生的瞬间作用力大于底部固定点的座地力，导致预制舱内部屏柜沿着行车方向倾倒，造成屏柜变形，甚至屏内设备损坏，影响工程的顺利交付，增加成本。因此，需要结合运输中的实际情况，对预制舱内部屏柜进行有效的固定约束，并且通过建立仿真模型，对固定措施进行模拟受力分析，验证其有效性。

1 预制舱二次组合设备的运输加固方案

1.1    底部加固

所有安装于预制舱内部的屏柜，底部4个固定位采用加强型大垫片螺栓固定，通过增大底部和预制舱底座间的接触面积，提升屏柜底部的座地力。预制舱屏柜底部加固示意图如图1所示，垫片采用圆形垫片，按照《大垫圈A级》（GB/T 96.1—2002）标准要求，选用A级大垫圈，规格为M12？准37×3 mm，地脚螺钉采用M12×30 mm螺栓固定。

1.2    顶部防倾固定

对于拼舱面侧屏柜，在屏柜上部利用屏柜并屏孔增加横向拉筋的方式，将3组屏柜两两之间进行固定，限制屏柜间相对位移，两端头增加斜向拉筋与预制舱舱体底座槽钢固定，起到侧倾支撑作用。拉筋和斜撑采用5 mm×50 mm×50 mm角钢。拼舱面侧屏柜加固示意图如图2所示。

对于非拼舱面侧屏柜的固定，由于屏柜离拼舱面有一定距离，利用端头柜中间并屏孔增加斜向拉筋的方式与舱体底座槽钢固定，上部增加横向拉筋，通过上部并屏孔对屏体间进行连接固定，拉筋均采用5 mm×50 mm×50 mm角钢。非拼舱面侧屏柜加固示意图如图3所示。

1.3    屏间固定

预制舱内部二次屏柜并列放置时，需要按照二次屏柜设置的并屏固定点要求，进行屏间固定。

2 仿真模型及分析

2.1    模型建立

对单舱3列布置的预制舱单节舱体内部屏柜的加固方案进行建模，模型对底座、围框和顶盖进行重量简化，底座简化掉500 kg，围框和顶盖简化掉400 kg。屏柜底部采用规格M12？准37×3 mm大垫片和斜撑加固，并将舱体简化掉的重量的等效载荷施加在相应的位置，优化方案模型如图4所示。

2.2    仿真分析

根据道路运输的最大允许加速度3.8 m/s2，对屏柜和预制舱舱体整体在减速工况下进行分析，得到的优化方案应力云图、螺栓连接处应力云图和整体变形云图分别如图5、图6、图7所示。

从图5、图6可以看出，预制舱舱体整体应力较小，且螺栓连接处应力在44 MPa以下，整体满足应力安全性要求。从图7可以看出，整体最大变形量为1.322 7 mm，发生在舱体顶部中间部位。

3 仿真结果

根据《钢结构设计规范》（GB 50017—2017）的要求，钢结构最大允许变形量为6 700 mm/400=16.75 mm。本方案实际变形量为1.32 mm，小于16.75 mm，因此变形量满足要求。综合应力和变形情况，在不超过最大允许加速度3.8 m/s2的情况下，优化后的预制舱内二次设备运输加固方案能够较好地满足运输过程中的安全要求。

4 结语

本文针对预制舱二次组合设备在运输过程中内部屏柜的可靠固定需求，提出了一种屏柜运输加固方式，通过建立仿真模型，对运输过程中紧急刹车或急加速情况下预制舱内屏柜的受力情况进行了分析验证，最大程度地减少预制舱二次组合设备运输过程中舱内设备倾倒造成的损失，提升设备交付率，实现高效建站目的。

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收稿日期：2020-07-08

作者简介：徐亮（1984—），男，河南许昌人，工程师，从事变电站系统集成方案及预制舱的研究开发工作。