工程能力

解锁轴承高空安装难题

一个全新的船闸系统将有利于大型船只顺利通过特尔纽曾-根特运河,每个重达1.5吨的SKF轴承在其中发挥了重要作用。

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在现代景观中,大型工程建筑占据着主导地位。无论是摩天大楼还是足球场,都以巨大的规模吸引着大众的关注。

建筑承包商赛斯舍瓦特公司的项目负责人汤姆•奥特•鲁特表示:“人们往往只看到数十万立方米的混凝土,却忽视了那些微小的细节。这些超级建筑中包含难以计数的精细之处,而且公差控制得非常严格。”

奥特•鲁特是这家工程联合体的员工,该联合体正在负责建造一座独特的超级建筑——特尔纽曾-根特运河上新的船闸系统,其中包括两座新型交通活动桥和四扇全新的闸门。该船闸将大大增强比利时根特港和荷兰特尔纽曾港的通航能力,允许更多、更大型的船只通过。 该项目委托方荷兰弗拉芒斯凯尔特河水利委员会隶属于特尔纽曾北海船闸公司。

”奥特·鲁特表示:“从全球标准来看,这是一个大型项目。该船闸的尺寸与巴拿马运河的船闸尺寸相当。”

如此庞大的项目规模带来了巨大的挑战。每座桥梁都将横跨整个船闸。当活动桥升起允许船只通过时,其高度将高达69米。桥梁本身重约1,250吨,而所需的配重也达到了1,050吨。

奥特·鲁特进一步解释道:“在安装活动桥时,我们的公差范围只有几毫米。船闸也是如此。”

两座活动桥均已在中国建造完成,全程由承包商负责监理,一完工便已运往欧洲。在运往特尔纽曾的施工现场前,它们被临时存放在北海港口地区。

与所有移动部件一样,轴承对于船闸的顺畅运行至关重要。

安装轴承

轴承对于船闸系统的顺畅运行至关重要,该系统包括两座活动桥、所有闸门以及所配备的滚子轴承、免维护轴承和各种小型轴承。

奥特·鲁特解释说:“轴承之所以非常重要,是因为它们能确保所有部件顺畅运转。”

SKF为该项目提供了8个大型球面滚子轴承,以及8个用于固定轴承的锁紧螺母。这个项目中的大多数轴承的预期使用寿命为25至50年,但奥特·鲁特指出,如果得到妥善维护,这些主轴承的设计使用寿命可达100年。他解释说:“这是顺理成章的事,因为更换轴承非常困难。”

尽管这些轴承尺寸巨大,且对应用至关重要,但它们都是标准产品,可在SKF的产品型录中找到。

安装主轴承的过程中遇到了一个特殊的挑战,即需要在12米的高空中进行操作,这是因为在施工现场,活动桥要用千斤顶顶起来。奥特·鲁特介绍说:“我们必须找到一个好办法,将轴承提升到合适的高度。由于这种轴承是可调心的,因此内圈和保持架组件会朝某个方向倾斜翻出,安装时很难控制。“

这意味着我们需要在高空对轴承进行精确操控,确保其正确定位,允许的最大偏摆量仅为2毫米。此外,轴承的上方和下方还装有钢制轴承座。

为此,SKF设计了一种特殊的吊梁,用于吊起轴承并将其精确定心,从而解决了这一棘手的问题。在地面上做好所有准备工作后,轴承被吊起并安装到轴上。

奥特·鲁特说道:“这一解决方案是SKF提出来的,因为他们在这方面经验丰富。这个方法使得所有轴承的安装更加顺利。”

位于特尔纽曾的北海船闸枢纽由西部、中部、东部三个船闸组成。

热缩配合

然而,将轴承安装到轴上只是整个挑战的一小部分。之后还必须将轴装入桥梁结构中,这就需要对细节和公差有更为严格的把控。

奥特·鲁特说:“这种大型桥梁和轴的结构非常复杂,因此难以把控。”解决办法就是先建造不带轴的桥体。他解释说,要确保焊接件及其转角部分的所有部件都能对齐几乎是不可能的。因此,在施工阶段,桥梁的各个部分都预留了一定的公差。

奥特·鲁特继续介绍道:“施工完成后,我们对整座桥梁进行了检测,然后才根据轴来钻孔。这样,我们就能确保其对中。”

将轴装入桥梁是整个项目中最令人紧张的一环。这需要在桥梁结构上钻出一个大圆孔,然后将轴插入其中。为了确保轴和孔的紧配合,还要使用干冰将轴冷却至零下40℃左右,同时对孔进行加热。这样便形成了一种 “热缩配合”效果,使得轴和桥体紧密吻合,无法分离。

奥特·鲁特强调说:“这一步非常关键。如果出现任何差错,导致轴没有与桥体对中或垂直于桥体,那么将无法安装到位。我们必须确保第一次就做到准确无误。”

为了确保首次操作就能准确无误,我们进行了大量的前期试验,以确保不出差错。在最后阶段,时间因素极为关键。他说:“当你从冷库中取出轴时,只有一到两个小时的时间将其安装到已经加热的孔中。”

整个测试将于2024年夏季结束,船闸系统计划将于2024年年底通航。

测试阶段

该项目现已进入收尾阶段。船闸的闸门已经完成了整体移动的全面测试;同时,桥梁也进行了大量测试。

“我们曾尝试在没有完整驱动系统的情况下,采用临时方法打开桥梁。结果证明桥梁的开启过程非常顺畅。”奥特·鲁特说。

随后,项目团队对桥梁进行了更广泛的测试,以解决诸如“如果发生急停,桥梁如何应对?”等问题。

两座活动桥在合闭位置时,均可用于道路交通。(目前船只正在使用其他船闸,因此不会从这里通过。)奥特·鲁特说:“我们还需要确保控制系统能够完美运行,才能让船闸系统完全投入使用。”

这是测试阶段的另一个环节,之后将进行现场综合测试。只有在通过这一测试之后,才能允许船只通过。“整个测试将于2024年夏季结束,船闸系统将于2024年年底通航。”奥特·鲁特介绍说。

运河运输

运河看似是一种古老而独特的运输方式,但它仍然是将货物从一个地方运到另一个地方的重要途径。与公路运输相比,运河运输不仅运输量更大,而且排放更少。

但是,确保公路交通和运河交通互不影响是至关重要。随着特尔纽曾-根特运河项目的完工,两座桥梁将确保公路交通畅通无阻,而船闸可以使船只能够在运河中自由航行。

位于特尔纽曾的北海船闸由西部、中部、东部三个船闸组成。原先的中部船闸规模最小,现已拆除,取而代之的是一个更大的新船闸。船只可以根据需要选择通过其中任何一个船闸。新船闸预计将于2024年底启用,届时将允许大型船只通过,从而减少海运和内陆航运的等待时间。

该项目耗资超10亿欧元,由荷兰和比利时佛兰德地方政府共同出资。

幕后故事

在这个庞大的新船闸项目中,轴承扮演着核心的角色,而SKF在幕后同样发挥着至关重要的作用。SKF工程项目业务经理维姆·聂博格说:“在客户的设计阶段,我们强烈建议能参与其中,这样我们就可以共同制定出一套既安全又高效的轴承安装流程。这样做也很有必要,因为客户对交付的轴承及其功能提出了严格的质量保证要求。”

如果客户接受,SKF就可以扩大其服务范围,推荐诸如3D对中测量等服务,并充分利用SKF在轴承安装方面的专业知识。

这些服务包括:

  • 对中服务(3D);
  • 使用专门设计的起吊装置安装所有八个轴承;
  • 在两座桥梁的最终定位过程中提供支持;
  • 交付并安装所有润滑系统。

维姆·聂博格介绍说:“在这个项目中,我们提供了宝贵的多学科服务,这让客户出乎意料。”

十大桥梁小知识

  1. 英国伦敦塔桥由大约3100万块砖砌成。
  2. 中国的北盘江大桥是世界上海拔最高的大桥,桥面距离北盘江江面565米。
  3. 阿拉斯加的波弗特海路桥全长109公里,是世界上最长的冰桥。
  4. 日本明石海峡大桥的支撑塔楼高出水面约282.9米。
  5. 土耳其伊斯坦布尔的博斯普鲁斯大桥横跨博斯普鲁斯海峡,连接着欧洲和亚洲,是世界上为数不多的连接两个大洲的桥梁之一。
  6. 桥梁主要有七种型式,其中梁式桥最为常见。世界上最长的梁式桥是中国的丹昆特大桥,全长164公里。
  7. 挪威的达芬奇大桥是一座人行天桥,根据艺术家兼发明家达·芬奇的草图设计而成。
  8. 法国米洛高架桥的最高塔高达343米,甚至超过了 330米的埃菲尔铁塔。
  9. 土耳其新建的1915恰纳卡莱大桥于2022年通车,桥长2023米,是世界上跨径最大的悬索桥。
  10. 2022年7月至2023年6月,旧金山金门大桥南向通行车辆达16,345,972辆次。