新型發電機定子吊裝工藝設計及應用

呂從軍，吳英昌

(中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程有限公司，江蘇 南京 210028)

隨著我國國民經濟的快速發展，電力需求越來越多，與之相適應的大型電站工程建設得到飛速發展，單機裝機容量越來越大，發電機組的單機容量由20世紀末的135MW、300MW，發展到如今的660MW、1 000MW、1 100MW等，發電機定子的質量也由200多t增加到400多t。發電機定子吊裝歷來為電站建設施工的重點和難點，關系到整個工程建設的成敗。不同的工程施工條件，定子的吊裝工藝也各不相同。本文通過對中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程有限公司研制的兩種門架吊裝工藝與多種傳統吊裝工藝進行比較，著重介紹了該公司自行研制的裝置在特殊和復雜施工條件下的優勢，為同類型工程施工提供參考。

1 發電機定子傳統吊裝工藝介紹

1.1 廠房內行車吊裝工藝

該吊裝工藝主要適用于廠房內行車或者行車大梁的吊裝能力(一般為雙機抬吊[1])能夠滿足發電機定子吊裝要求的場合，優點是過程簡單、工期短。由于起升機構一般為同類型的卷揚機(行車自帶)或液壓提升裝置[2](臨時增加)，在吊裝同步性及穩定性方面有著先天優勢，因此安全性較高。經濟性方面，施工方需增加配置抬吊的吊鉤梁及吊鉤的成本；建設方需增加大噸位行車的購置、安裝及廠房結構配置的成本。此工藝為行業內采用較多的主流工藝。

該吊裝工藝示意圖如圖1所示，將2臺行車剛性聯接，2臺行車各增加1臺小車，4只吊鉤起吊2根扁擔梁，2根扁擔梁再抬1根吊鉤梁(梁下部掛吊鉤)，吊鉤梁掛專用吊具及鋼絲繩[3]起吊定子吊裝就位。

圖1 雙行車四點抬吊定子工藝圖

1.2 行車與履帶式起重機抬吊工藝

該吊裝工藝是在廠房行車起吊能力不足且定子就位位置正好靠近廠房端部的情況下，利用履帶式起重機與行車雙機抬吊定子就位。由于行車與履帶式起重機的提升速率不同，吊裝的同步性不好，過程中需要不斷調整，因此對吊機操作人員和指揮人員的要求較高，吊裝過程中人為因素風險較高[4]。經濟性方面，施工方需增加配置相應噸位的履帶式起重機和起吊橫梁的成本。

該工藝一般適用于吊裝時移動距離不大的小型定子設備的吊裝。行車和履帶式起重機通過扁擔(平衡梁)合理分配起重量，扁擔下吊掛定子吊裝就位。此工藝較少使用。行車與履帶式起重機吊裝定子工藝示意圖如圖2所示。

圖2 行車與履帶式起重機抬吊定子工藝圖

1.3 大型履帶式起重機吊裝工藝

該吊裝工藝是在設備提前到貨、設備安裝基礎已經施工完畢、廠房結構施工不影響大型起重機械作業的情況下，利用大型履帶式起重機直接單機吊裝定子就位。工藝過程簡單、工期短、安全性高。經濟性方面，施工方需配置相應吊裝能力的大型履帶式起重機及增加吊裝場地的處理成本。大型履帶式起重機吊裝定子現場如圖3所示。

2 自主研發專用吊裝架吊裝定子工藝介紹

2.1 350t專用吊裝龍門架吊裝定子

中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程有限公司為滿足600MW機組定子吊裝需要研發了350t專用吊裝龍門架，該裝置為門架型結構，由起吊主梁、剛性腿、柔性腿、地梁、20t卷揚機(2臺)、4×120t重物移運器(小跑車)、30t液壓推進器(2臺)等組成，在廠房內橫跨發電機安裝基礎，主梁跨度為17.05m，總長度為19.25m，主梁高為21.05m，有效起吊高度為18m。鋼性腿為兩段式，可以直接支撐在發電機基礎平臺上，也可以將剛性腿接長，跨過發電機基礎支撐在地面[5]。總設計圖如圖4所示。

圖3 履帶式起重機直接起吊定子

圖4 自主設計的350t龍門架總結構圖

工程實例：某燃氣機組工程的發電機定子外形尺寸為10 520mm×4 800mm×4 300mm，質量為278t，由400t液壓平板車從電廠碼頭運至廠房內起吊點，然后采用自主研發的350t專用吊裝龍門架進行吊裝作業。吊裝工藝步驟如下：

1)根據定子就位位置，確定350t專用提升裝置的安裝位置。其剛性腿和撓性腿下的基礎必須堅實平整，保證剛性腿側基礎標高為+13.55m，撓性腿側基礎標高為+7.10m，地面耐壓力不得小于2×105N/m2。

2)標明定子在就位平臺上的縱向中心線和橫向中心線，并把橫向中心線延伸到安裝地梁的位置(吊裝發電機定子時分別延伸到+18.10m和+7.10m層剛性腿和撓性腿處)。

3)安裝350t專用吊裝龍門架，剛性腿安裝在汽輪機的基礎平臺上，撓性腿安裝在地面，保證兩腿的垂直度偏差小于1/750。20t卷揚機布置在門架兩側，通過滑輪組穿過平移小車起吊提升扁擔。

4)定子通過平板車運輸至龍門架下方，通過扁擔掛鉤起吊至定子下平面,超過汽輪機基礎平臺20cm，用推進器推動小車平移至定子安裝位置，松鉤就位。

350t龍門架吊裝定子工藝示意圖如圖5所示。

圖5 350t龍門架吊裝定子工藝圖

350t專用吊裝龍門架吊裝定子工藝已成功應用于多個電站項目的發電機定子吊裝。該工藝技術成熟、安全可靠，可為建設方降低購置行車的成本，但廠房內部分結構需緩建，工期安排需合理。350t龍門架吊裝定子實景如圖6 所示。

圖6 350t龍門架吊裝定子實景

2.2 500t液壓提升架[6]吊裝定子

為滿足某燃機工程定子吊裝需要，中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程有限公司自行研制出一套500t級液壓提升架裝置，該裝置主體框架由固定頂梁、承載柱、承載底梁和拉桿支撐組成，采用高強螺栓聯接，整體為四腿門架式結構。活動頂梁和千斤頂擱置框架布置在主體框架之上，并可在2個維度上移動，以便實現吊點間距的自由調整；起升機構由4臺GYT-200C(200t)液壓提升裝置組成，布置在千斤頂擱置框內；大跑行走機構采用16只行車專用大跑輪，并配合液壓推進器在重型鋼軌上行走。提升架設計總圖如圖7所示。

1—千斤頂及擱置框;2—活動頂梁;3—固定頂梁;

工程實例：某燃機熱電聯產工程燃機發電機定子外形尺寸為9 612mm×4 356mm×4 249mm，最大運輸安裝質量(包括運輸蓋板)為213t；定子布置于燃機房+2.933m基礎上，燃機發電機組中心線標高為+4.000m。

由于廠房內僅布置1臺130t級橋式起重機，其起重能力遠遠不能滿足發電機定子整體吊裝需求；另外受到廠房屋頂已封閉及高度和復雜地形條件的限制，大型吊機及起吊設備不能進入作業。為此專門研發了500t液壓提升架，用于該項目發電機定子的吊裝。

吊裝工藝流程為：確定設備卸車位置→軌道鋪設→提升架拼裝→液壓提升裝置安裝調試→吊裝前試運行檢查→設備掛鉤檢查→設備卸車→設備提升至適當高度→提升架(含設備)平移→設備就位。吊裝工藝示意圖如圖8所示，吊裝現場實景如圖9所示。

500t液壓提升架吊裝定子工藝已成功應用于多個發電機組的發電機定子吊裝。該工藝提供了一種在緊湊型廠房的有限空間內吊裝發電機定子就位的方法，技術成熟，安全可靠，可為建設方降低建設成本，為施工方解決問題。

圖8 500t液壓提升架吊裝工藝圖

圖9 500t液壓提升架吊裝定子實景

3 液壓門式起重機吊裝定子

新型吊裝設備——液壓門式起重機由 4 個液壓提升單元、導軌、橫梁、吊鉤和無線控制器組成，與傳統的履帶吊相比成本低、占地空間小、便于運輸、控制精準度高，可用于一些履帶吊無法操作的環境下的大件吊裝，譬如空間狹小地方大件設備的吊裝、搬移、舉升等。 其技術特點：無線控制(無操作死角)，可折疊運輸、帶自行走功能，起重能力大等。液壓門式起重機設計圖如圖10所示。

工程實例：某燃機發電機由哈爾濱電氣股份有限公司提供，為QFN-353-2型全氫冷發電機，其定子質量為261.163t，外形尺寸為8 950mm×4 780mm×4 200mm，安裝于1#機組和3#機組的4.5m高的燃機發電機基礎上。

圖10 液壓門式起重機設計圖

施工方案為：利用液壓千斤頂卸車，然后利用預先安裝的推移走道推移至燃機基礎后面，最后利用液壓門式起重機吊裝就位。吊裝現場實景如圖11所示。

該液壓門式起重機技術先進、安全可靠，吊裝過程簡單，但設備購置或租賃費用較高。

4 結束語

發電機定子是發電機組的核心設備，也是質量較大的大件設備之一，其吊裝就位歷來是工程建設中的關鍵工序。

圖11 液壓龍門架吊裝定子現場

發電機定子吊裝工藝在火電廠大型設備吊裝工藝中屬于較為復雜的工藝，受施工環境的影響較多，吊裝方法也靈活多變。吊裝工藝的最終方案要根據項目具體的環境和條件決定。