試論大中型水電機組包裝

陳秀霞，楊志忠，朱家興

（東方電氣集團東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

1 概述

大中型水電站一般位于高山大河，水電機組的重量重、尺寸大，大型機組重量可達幾千噸、平面尺寸超過20m，從機組底部到頂部最高點高度可達幾十米。機組在廠內按部件組織生產，按部套進行裝配，按運輸條件解體后發運。水電機組零部件包裝、運輸、倉儲保管的特點是數量多，達上萬件；尺寸多種多樣，環形部件居多，且外形復雜；有些部件單件長寬可達10m以上，高可達 5m以上，例如三峽轉輪直徑達10.07m、高達5.6m；單件重量從幾克起，可達幾噸、幾十噸、上百噸，三峽右岸轉輪運輸重量超過 500t；零部件精密貴重程度相差大，單件精密貴重部件甚至高達上千萬元。重要零部件怕磕碰、怕震動、怕潮濕、怕銹蝕、怕變形、怕溫度變化大；成套性要求嚴（分批交貨也需成套）；因此對包裝、運輸、倉儲保管都提出了特殊的要求。

水電站多位于偏遠地區，很多設備運輸距離很遠，運輸條件很差，受運輸線路通過能力限制，國內電站個別部件繞道運距甚至超過5000km。由此看出大中型水電機組的大、重型部件尺寸大、重量重、重心高、運距遠、線路狀況復雜、沿途氣象條件變化大、線路與車船裝運的限制條件多等，對裝運的車型、線路、裝載、加固、運行的技術要求嚴，安全要求高。一些特別大、重型部件若在運輸途中發生位移甚至可能造成傾覆，施救難度極大，甚至無法施救，損失巨大，后果不堪設想。因此，大件的包裝、運輸、倉儲保管必須遵守“萬無一失，完整無損”的方針，確保安全。

包裝的目的在于對產品的保護，保證產品在運輸、倉儲過程中不受到傷害。運輸是一個動態過程。物體只要運動，就會產生速度和慣性力。因線路狀況導致車船運行時產生的震動、顛簸、沖擊、偏擺及速度的瞬時突然變化將加大慣性力，可能引起一些貨物在運輸途中發生位移、傾覆、壓塌、旋轉、滾動甚至變形。包裝設計的質量也決定著運輸的穩定性，貨物包裝裝載后，貨物與重載車船的重心低、支面大、裝載穩、裝載正、加固牢是實現較好穩定性的重要原則。若貨物重心較高，包裝設計可制作裝載托架，增大支重面，提高穩定性，同時貨物與托架應加固成整體。包裝設計還需要考慮運輸裝車裝船時的起吊方式、加固方式、配重方式，對包裝后的重心位置和起吊點作出明確的標識，減少運輸過程中的意外。曾發生過一個事例，一臺軸系水平包裝的出口發電機轉子，由于重心較高，在碼頭用叉車裝運時發生傾覆，造成工件部分損壞。事故責任雖在碼頭方面，但卻對電站的安裝工期造成了影響，說明了包裝標識的重要性。

根據機組零部件的材料、功能等特性，在工地的倉儲是不一樣的，如對絕緣等級要求高、防潮等級較高、精密和有存放溫度要求的零部件需要放置在具有恒溫條件的保溫庫中，一般的精密的零部件可以存放在有門窗的全封閉式永久性建筑型倉庫中，一些夾裝與捆裝件、托盤敞裝件、局部包裝件、隨形包裝件放在能遮擋雨雪的棚庫中，其它裸裝件可以直接放在露天庫。倉儲方式的不同導致貨物環境溫度濕度的不同，因零部件包裝是一次性的，運輸受裝運條件限制，工地倉儲保管是臨時的，它們具有各自的局限性。因此大中型水電機組的包裝必須充分考慮運輸、工地倉儲保管的條件，發揮包裝、運輸和倉儲的各自優勢，互為補充，有效防止因包裝、運輸、工地倉儲保管的不當而導致機組零部件的損壞、精度降低、受潮、銹蝕、散落與丟失等，確保“保證質量、安全快捷、正確無誤、滿足安裝”。

包裝應根據機組零部件的特點，符合科學、牢固、經濟、美觀及機組合同要求，適應運輸、裝卸、工地倉儲保管及其環境氣候條件，便于安裝。在正常的裝卸、多次轉運、儲存的條件下，包裝應保證自發貨之日起，在機組合同規定時間內，不發生因包裝不善而引起零部件的損壞、精度降低、受潮、銹蝕與散落等。若因包裝不善導致發生以上現象，包括材料在內的產品制造的各道工序全部都浪廢了，即使重新生產制造也還會耽誤電站安裝工期，造成不必要的損失。

結合國家標準《大中型水電機組包裝、運輸和保管規范》的編制，我們就水電機組的運輸包裝特點和方法進行分析研究。在充分調查研究的基礎上形成規范，為大中型水電機組的包裝設計提供幫助。

運輸包裝設計與實施，應考慮到根據產品的實際情況確定包裝方式，選擇合適的防護措施，可靠的包裝加固與堆碼，經濟合理的尺寸重量設計與設備的成套。使之具有方便包裝，安全運輸，合理倉儲，較低的成本。

2 常用運輸包裝方式與適用范圍

（1）裸裝：適用于水電機組埋入件、水下件、非精密件等。例如：工地焊接的蝸殼、工地下線的機座等。

（2）局部包裝：適用于裸裝方式中裸裝件的分瓣面與金屬加工配合面的防碰包裝。防碰包裝應首選厚度足夠的木板、層積材板、木膠合板等，隨形成形、遮蓋嚴密、固定牢靠。必要時，可采用金屬薄板成形，牢固地把合在產品上。例如：轉輪、頂蓋、底環、上下機架、轉子中心體等，如圖1所示。

（3）夾裝與捆裝：適用于裸裝與局部包裝方式中的細長件類、板類、管類等，為方便裝運和倉儲，而將單件或散件進行集中包裝。夾裝采用上下“夾板”，穿螺桿固定牢靠。捆裝采用鐵絲、鋼絲繩、打包帶等纏繞式或下壓式固定牢靠。夾裝與捆裝時，應用鋼絲繩通過吊車將散件起吊收緊后再次固緊。例如：基礎板、擋風板、蓋板、鋼管、導軌等，如圖2和圖3所示。

圖1 轉輪止漏環局部包裝

圖2 鋼管夾裝

圖3 導軌夾裝

（4）托盤敞裝：適用于裸裝與局部包裝方式中不便夾裝與捆裝的塊類散件或不便擺放的整件，為方便裝運和倉儲，而集中擺放堆碼于托盤上加固成整體的包裝。因靠托盤裝卸起吊，托盤應有足夠的強度與剛度。例如：包裝大直徑彎頭、薄鋼板、筋板等。

（5）隨形包裝：適用于需防雨、防銹、防碰的金屬加工大型軸類部件，用防雨、防銹的紙、塑類材料隨形嚴密纏繞，并在其上用防碰材料隨形遮蓋嚴密并固緊地包裝。為防止滾動和位移，應設計制作裝運托架。例如：水輪機軸、發電機軸、轉輪等軸類零部件，如圖4所示。

（6）箱裝：適用于有防雨、防潮、防銹、防碰、防磨、防震要求的零部件，用全木結構、鋼木結構、鋼木竹結構、全鋼結構等設計制作的有防護和固定措施的立方體包裝箱的包裝。為防止零散件包裝箱變形散箱，在包裝箱高度的上下適當位置處應加箍加固，并在箍上每板一釘，加箍可用金屬或塑料等材料。因裝卸起吊包裝箱，包裝箱應有足夠的強度與剛度。例如：有防銹、防潮、防碰要求的機組零部件、含有絕緣材料產品的定子裝配、轉子裝配、磁極線圈、定子扇形片等，如圖5所示。

圖4 三峽主軸隨形包裝

圖5 定子扇形片箱裝與包裝箱釘制

（7） 隨形箱裝：適用于受運輸通過能力限制的箱裝大型部件，按其外形將立方體包裝箱設計制作成隨形的梯形、階梯形、局部圓弧形。

3 常用防護包裝措施與適用范圍

包裝后的零部件在車船上運行可能經歷春、夏、秋、冬，運輸周期有幾天、十幾天、甚至幾十天。運行中往往會遇到下雨、暴曬高溫、干燥、潮濕、霜凍、下雪、風沙等惡劣的環境，在海運中還會遇到鹽霧和海水浸蝕。車船上的箱件將連續地、長時間地處于雨水、潮氣、高溫、低溫和鹽霧等的變化環境氣候中。

因各電站所處地理位置不同，工地倉儲保管的箱件同樣受到不同地理位置環境氣候的影響。防護包裝措施的選擇應根據機組零部件不同特點，結合運輸、倉儲的環境氣候條件與合同要求，采用不同的、組合的防護包裝措施，并符合相關國家標準與行業標準的規定。防護包裝措施主要有：

（1）防雨：采用普通塑料薄膜類、氣相復合紙塑類、鋁塑薄膜類、防雨布類等防雨材料，對零部件進行繃緊遮蓋、包裹、熱合密封、真空包裝等措施。對包裝箱內壁和箱頂使用防雨材料等措施，對禁止重疊的精密貴重件包裝箱頂，采用“人”字形頂、斜頂或弧形頂等措施。適用于隨形包裝、箱裝與隨形箱裝的有防雨要求的零部件。防雨結構應便于雨水外流。防雨材料應整張使用，或熱合或搭接成整張使用，搭接長度應大于100mm，并用粘膠帶封閉。

（2）防潮：對零部件采用普通塑料薄膜類、鋁塑薄膜類等防雨材料，進行熱合密封包裝或真空包裝（如圖6所示），并在其內放置干燥劑的措施；對包裝箱采用在每端面開總面積足夠的通風孔，并在其上布置通風窗的措施。適用于箱裝與隨形箱裝的有防潮要求的零部件。熱合密封包裝與真空包裝應防止薄膜被戳破漏氣。干燥劑應用透氣性好的布類口袋封口盛裝，擺放于產品旁或懸掛于產品上，不宜直接擺放在產品上。用量應符合干燥劑使用說明。

圖6 零部件真空包裝

（3）防銹：防銹包裝是指在零部件防銹涂層的基礎上，采用氣相防銹紙、氣相防銹塑料薄膜、氣相防銹紙塑復合膜進行包裹；或者采用氣相防銹劑的輔助防銹措施，如圖7所示。適用于隨形包裝、箱裝和隨形箱裝的產品。氣相防銹劑應用透氣性好的布類口袋封口盛裝，擺放于箱裝或隨形箱裝的產品旁或懸掛于產品上。

圖7 無油防銹包裝

（4）防碰、防震、防磨：采用防碰、防震、防磨的材料對零部件進行隔墊或襯墊的防護；要求更高的箱裝零散件還可采用厚型、強度足夠的硬塑泡沫成型鑲嵌式防護措施，或采用小箱單包并在其內填充顆粒性硬塑泡沫或柔性襯墊材料的防護措施。適用于夾裝與捆裝、托盤敞裝、局部包裝、隨形包裝、箱裝與隨形箱裝的零部件。隔墊與襯墊的材料應防止滑脫，并應干燥、無腐蝕性。

4 零散件包裝擺放與堆碼的原則

車船運行中，除零散件自身的重力外還要產生各種復雜的作用力，主要有縱向慣性力、橫向慣性力、垂直慣性力和摩擦力等，這些作用力如果達到一定程度就可能會對零散件造成不良影響，零散件的正確擺放與堆碼可減小或避免慣性力作用的影響，有效保護產品。零散件擺放與堆碼應遵循的原則是：首先應確保擺放與堆碼后的零散件不變形、不受損，并符合大不壓小、重不壓輕；不偏重、不集重、受力均勻，重心低、支面大、穩性好；正確使用襯墊材料將零散件墊平與墊實，達到無搖晃、歪斜、滾動；堆碼整齊、相互貼緊，并用隔墊材料隔墊。夾裝與捆裝、托盤敞裝的散件的每層之間應用襯墊材料隔墊。

5 零部件包裝加固的原則

為了克服前面所述車船運行中產生的作用力，不僅需要采用正確的擺放與堆碼，同時更需要正確的加固，才能有效保護產品和運輸安全。零部件包裝加固應遵循的原則是：應充分利用產品結構上的有利條件，確保加固后的零部件不變形、不受損，并符合運輸動態實際；加固材料的規格、數量與加固點數應確保零部件不變形、不受損、加固牢，能經受住正常運輸的各種慣性力作用。常用加固方式有螺桿（螺栓）加固、捆綁加固、打包帶捆扎加固、限位加固、夾裝與壓板加固、鋼帶下壓式加固等。若焊接產品加固，應經產品設計或工藝部門同意，必要時可設計制作專用加固裝置固定。加固方式應根據產品特點組合使用，應優先選用利用零部件通孔穿螺桿（螺栓）的方式。

包裝箱的強度與剛度

裝卸起吊作業時，包裝箱除受到產品重力作用，還受到起吊設備瞬時變速的垂直慣性力作用。當包裝箱的高度大于 2m，且寬度大于 3.6m，箱內部件重量大于30t時，受鋼絲繩起吊夾角的影響，包裝箱頂部所受到的夾緊力將非常大，鋼絲繩線接觸的應力更大，包裝箱極易損壞。因此，包裝箱的強度與剛度應符合裝卸起吊作業實際情況，確保完好無損。

包裝箱的重疊強度

車船裝載，必然要重疊。包裝箱的重疊強度應符合國家與行業的相關標準。對于重疊量有限制要求或禁止重疊的包裝箱，在箱體上應有醒目的標識。標識應防雨、防潮、防曬、防鹽霧，不易褪色。

6 包裝尺碼與重量的確定

在保證產品質量與安全的前提下，應根據車船裝貨部位的結構、尺寸、承載能力，正確設計包裝的尺碼與重量，充分提高車船尺碼噸的利用率。

運輸包裝設計工作應與產品設計工作同步進行。運輸包裝設計工程師應與產品設計工程師保持溝通，協調大型部件的包裝運輸尺寸（在結構設計時調整部件尺寸滿足包裝運輸要求），避免因幾何尺寸和重量超出運輸線路允許通過能力，導致運輸的難度加大、費用增加、周期延長。事實證明：運輸包裝設計的早期介入，對大家都有好處。東方電機水電機組設計時，結構設計工程師和運輸包裝設計工程師一直保持著密切的聯系。

7 包裝檢查

包裝檢查應當是產品質量檢驗的一個重要環節，對包裝過程零部件與防銹涂層的外觀質量進行最后的檢查確認；對零部件的包裝質量與數量，按包裝的圖樣、工藝文件、標準與規范進行把關，確保儲運途中不因包裝發生不必要的意外。

8 包裝成套

電站機組的安裝順序是按裝配關系進行的，因此包裝也應按機組裝配關系，將所屬的零部件、配套件、分瓣部件與把合螺栓、安裝工具、安裝消輔材料等一次性包裝完成和在近期內連續包裝完成。包裝計劃應按成套要求；包裝工票應注明包裝先后順序。只有包裝成套，才能實現裝車發運成套，有利電站工地安裝。只有包裝成套，才能避免因包裝不成套的急件與特急件的發生，而影響電站安裝和增加儲運成本。

9 大型部件包裝

大型、重型部件一般都是水輪發電機組的重要部件，由于尺寸大、重量重，容易受運輸線路通過能力限制，受車船的集重、承載面結構與尺寸限制，受裝卸方式限制，受產品重量、尺寸與精度的限制，包裝過程中安全與質量保證的難度大、技術要求高。大重型部件包裝應遵循的原則主要有：包裝確定的重量與尺寸應正確，在包裝發貨前必須復核，防止因運輸超載與尺寸超限而導致發生事故。包裝的防護應能有效保護產品質量，包裝的結構與強度剛度應適應運輸與裝卸，其中包裝的底盤和獨立支撐托架的結構與尺寸應同時符合或單獨符合車或船的集重要求。在確保質量與安全的前提下，箱裝部件可采用隨形箱裝，盡可能降低運輸超限等級，滿足運輸線路通過能力限制。包裝箱允許的加固部位和起吊方式應提前與運輸部門溝通，以取得一致意見。包裝箱上應設計制作示意圖標識，粘貼在箱體醒目位置，標識應防雨、防潮、防曬、防鹽霧，不易褪色；中轉和目的地為人工卸裝時，應提前溝通，在確保包裝質量與安全的前提下，做好包裝結構設計與工藝，為人工卸裝創造有利條件。包裝的底盤與獨立支撐托架若不能作為起吊用而必須使用產品專用吊具時，應提前與產品設計、工藝人員協調，將產品專用吊具把合在部件上，并露在包裝箱外或與部件同行。

綜上所述，大中型水電機組產品的包裝應根據產品的特點，滿足運輸、工地倉儲保管要求，制定并實施可行的包裝方案和工藝措施，切實保證大中型水電機組包裝、運輸、工地倉儲保管各個環節的質量、數量、安全、成套要求，使產品造得出、包得好、運得走，確保機組安裝和運行。