發電機定子吊裝專用工具計算分析及應用

蔣躍輝，張騫

(華電鄭州機械設計研究院有限公司，鄭州 450046)

表1 定子吊裝專用工具各部件尺寸及性能參數

0 引言

目前，大部分施工單位都利用“勞辛格”液壓提升裝置(以下簡稱“勞辛格”提升裝置)配合汽機房內的橋機，進行600～1 000 MW機組發電機定子的吊裝作業。該方案將“勞辛格”提升裝置的承載梁布置于橋機的主梁上，利用橋機的大車運行機構將發電機定子吊裝就位。利用定子吊裝專用工具配合“勞辛格”提升裝置吊裝定子，具有安全性能高，負荷穩定性好，沖擊和振動小，帶載升、降或停留的轉換性能可靠等優點，有利于工作人員正確操作和指揮吊裝作業。該吊裝方案前期準備工作簡單，機動性較強，不會影響整個項目的工期。

1 定子吊裝專用工具工作原理

發電機定子吊裝采用2臺橋機并聯，分別在每臺橋機中間對稱布置2根A梁(“勞辛格”提升裝置承載梁)，A梁直接擱置在橋機主梁的小車軌道上，每根A梁的中間位置通過4根千斤頂吊桿連接一臺起吊能力為2 000 kN的“勞辛格”提升裝置(推薦型號為GYT200D)，共采用4臺液壓提升裝置。

4臺2 000 kN的“勞辛格”提升裝置分為2組，每組抬吊1根9.0 m長的B梁，2根B梁上方通過球鉸座連接1根9.7 m長的C梁，C梁上對稱布置2根D梁，2根D梁的下部耳板通過4根銷軸連接2個吊鉤拉板，2個吊鉤拉板固定1個起吊能力為5 000 kN的轉向大鉤，鉤頭掛鋼絲繩(推薦圈繩)與要起吊的定子連接。定子吊具組裝就位后，啟動“勞辛格”提升裝置提升定子，利用橋機的大車運行機構平移定子至指定位置就位即可。

2 定子吊裝專用工具的組成及使用說明

2.1 定子吊裝專用工具組成

定子吊裝專用工具主要由A梁、B梁、C梁、D梁、吊鉤拉板、吊鉤及連接銷軸等組成。吊裝專用工具的具體性能及參數見表1(表中設計承載值均為單根梁或單個吊鉤的設計承載值)。

2.2 定子吊裝專用工具使用說明

定子吊裝專用工具吊裝最大額定載荷4 500 kN時的組合：4臺“勞辛格”提升裝置+4根A梁+2根B梁+1根C梁+2根D梁+吊鉤拉板+5 000 kN吊鉤+鋼絲繩(推薦圈繩)+銷軸等連接件。單根A梁的額定承載能力為1 400 kN，A梁僅作為“勞辛格”提升裝置的載體。單根B梁的額定承載能力為2 500 kN，B梁的兩側布置吊耳，通過銷軸與“勞辛格”提升裝置的下錨頭連接。B梁中心對稱位置布置有防傾翻裝置，當B梁組合C梁起吊4 500 kN額定載荷時，C梁就位后及時調節防傾翻裝置的頂緊螺桿，使防傾翻裝置頂緊C梁兩側的腹板。C梁的額定承載能力為4 500 kN，為箱形變截面結構，其兩側下翼緣板焊接球鉸凸板。定子吊裝專用工具組合如圖1所示。

3 定子吊裝專用工具的有限元分析

采用ANSYS Workbench對發電機定子吊裝專用工具進行有限元分析[1-2]，按照各梁的實際尺寸建模，參照表1中的設計承載能力施加載荷，載荷均施加在各梁的跨中位置，各梁的約束按照實際承載位置采用豎向約束及水平方向彈性約束，分析結果見表2。

由表2可知：當額定載荷施加于各梁的跨中位置時，按照實際約束位置施加約束，各梁的最大應力小于材料許用應力，定子吊裝專用工具各梁強度設計合格；A梁的最大復合應力為262.6 MPa，是由于A梁為“勞辛格”提升裝置承載梁，為使提升裝置的鋼絞線穿過A梁，A梁跨中位置掏空，產生應力集中，采用增加筋板的方式進行局部加強處理，不影響A梁結構受力[3]；各梁的許用位移值取各梁實際長度的1/1 000[4]，并考慮梁自重的影響，經過計算分析各梁的位移均滿足要求，剛度設計合格。

圖1 定子吊裝專用工具組合

名稱額定載荷/kN最大應力/MPa最大位移/mm許用應力/MPa許用位移/mm結論A梁1400262．63．32B梁2500235．84．08C梁4500169．24．30257．07．2合格10．0合格10．7合格

4 結論

(1)600～1 000 MW機組發電機定子質量為240～440 t，定子吊裝專用工具組合后，最大起吊能力為4 500 kN，完全適應國內外絕大多數定子的吊裝，適用范圍廣。

(2)定子吊裝專用工具以橋機為“勞辛格”液壓提升裝置載體，不會影響廠房框架和設備基礎施工及汽機設備安裝，對整個工程工期基本沒有影響，對于日益縮短的工期來說十分重要。

(3)定子吊裝專用工具結構簡單，設備成本低，不僅可以用于發電機定子的安裝就位，也可用于燃機和變電站調相機等大件重物的吊裝就位，可在實際工程中推廣應用。

參考文獻：

[1]徐格寧.機械裝備金屬結構設計[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]凌桂龍，丁金濱，溫正.ANSYS Workbench 13.0從入門到精通[M].北京：清華大學出版社，2012.

[3]鋼結構設計規范：GB 50017—2003[S].

[4]起重機設計規范：GB/T 3811—2008[S].