小機組發電機定子吊裝方案探討

李廣明

（中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊 050021）

1 前言

某火力發電廠建設過程中，因發電機定子到貨嚴重滯后；汽機房行車只有一臺且起升能力不能滿足定子吊裝需要。大型起重機械廠房外起吊以無法實現；液壓龍門吊亦無法實現定子吊裝就位。現場A 列凝汽器處暫未封閉，因此考慮利用卷揚機將定子從A 列3#、4#柱之間斜向平移至汽機房內（靠近定子基礎），從9m 運轉層生根焊接鋼支撐對行車大梁進行加固；同時，在行車小車靠近B 列端加裝橫梁固定一套50t 滑輪組與10t 卷揚機組成一套起升系統，配合行車大鉤“雙機抬吊”完成定子就位工作。此方案具有施工相對簡單、施工周期短而且不影響土建施工進度的優點，進而節約了施工成本。

2 施工過程

2.1 定子拖運

定子從場外汽車運輸至汽機房外A 列3 軸、4#之間，使用180t 汽車吊卸車，利用滑道將發電機定子倒運進廠房內。

定子吊裝總體分為2 步：第1 步是將定子（帶包裝）由主廠房外吊運到9m 平臺，第2 步是將定子（拆除包裝及端蓋）吊裝就位。首先，將定子用運輸車直接運至廠房外A 列3 軸、4 軸之間，使用180t 汽車吊卸車，暫時存放到A 排外，吊裝時利用滑道將發電機定子滑運進廠房內，用行車和卷揚機抬吊就位。

2.2 起升系統改造

2.2.1 行車主梁加固及核算

行車主鉤額定起吊重量為50t，不能滿足定子起吊任務，因此，需對行車主梁進行加固，同時在行車上增加一套由10t 卷揚機組成的起升系統配合行車主鉤雙機抬吊實現定子吊裝。

行車兩軌道之間間距22m，主鉤設計荷載50t，則大鉤處于大梁中心處時大梁可承受的荷載為最大值，根據公式M=PL/4

式中，M 為最大彎矩；P 為最大荷載；L 為梁長。

現將行車大梁進行支撐，支點距離軌道一側11.5m，根據上面的公式，計算如下：

可知在將大梁經過支撐后，該段大梁可承受荷載為95.6t，大于定子的重量85.3t，因此大梁安全可用。

2.2.2 大梁支撐管強度校核

（1）大梁、小車及定子總荷載計算。

查行車廠家資料可知：小車自重15.425t。滑輪組及繩索重量1t。

行車大梁可承載小車自重+ 最大額定載荷=15.425+50=65.425t， 則立管支撐總荷載數為：85.3t-50t+1t=34.3t

（2）支撐管截面積計算：支撐采用Φ273×9 的無縫鋼管，材質20#。

（3）支撐管強度計算。

則有單根立管最大承載P=2.2DFK/1.5H=2.2×27.3×74.6×900/7.5×1.5=358438N

358438N/（9.8×1.1）/kg=33250kg ≈33.25t， 兩 根立管可承受荷載為33.25t×2=66.5t

式中，P 為獨立鋼管承載能力；D 為鋼管外徑（cm）；F為鋼管橫截面面積（cm2）；K 為系數，鋼管外徑小于152mm時取700，外徑大于159mm 時取900；H 為鋼管高度（m）。

該公式適用的鋼管材質在10 號鋼以上。

經上面計算可知，2 根立管可承受荷載為66.5t ＞36.3t，所以大梁支撐采用型號為Φ273×9 的無縫鋼管可以滿足承載要求。

2.2.3 卷揚機定滑輪承重梁核算

根據方案，卷揚機與行車大鉤共同抬吊定子，因此卷揚機承擔的荷載為85.3/2=42.65t，定、動滑輪及繩索重量約為1t，則定滑輪懸掛梁承受的總重量為42.65+1=43.65t。

圖2

圖3

懸掛梁設計長度L=3500mm，受力點間距2600mm，梁高H=500mm，梁寬B=250mm，厚度δ=20mm。Q235A 許用應力為1200kg/cm2。

查表可知，該矩形截面的截面特性：Wx=3603.15cm3

抗彎矩Many=PL/4×1.1×1.1=43.65×103×2.6/4×1.1×1.1=34330kg.m

彎 曲 正 應 力Gmax=34330×102kg·cm/3603.15cm3=952.8kg/cm2＜1200kg/cm2。

該箱型梁的彎曲正應力低于許用應力，因此制作的箱型梁完全可以滿足承載需求，安全可用。

圖4

2.2.4 定子起吊

（1）吊裝定子鋼絲繩校核。定子帶包裝的外形尺寸為：6300×3540×3480mm，重量85.3t，吊點位置距離底面約500mm，主廠房行車大鉤及卷揚機動滑輪距離9m 平臺最大高度約為6m。

圖5

吊裝分兩步：

①將定子吊運到9m 平臺。根據現場實際情況，選用φ39－6×37+1-170 的鋼絲繩，在行車大鉤側及卷揚機動滑輪側均采取各4 股受力的方式進行綁扎，查鋼絲繩吊重表可知：φ39 的鋼絲繩破斷拉力為78.7t。根據附圖11 可知，兩鋼絲繩與垂線夾角為12°，鋼絲繩受力計算：

圖1 定子穿墻示意圖

S= S破.n.cosα/G=78.4×8×cos12°/85.3=7.19 倍，安全系數7.19 ＞6，滿足安規要求。

將定子吊運到9m 平臺，定子中心位置距離安裝位置約1300mm，此吊運為帶包裝（底座）吊裝，所以吊點位置在底座上，如附圖11 所示，吊裝用鋼絲繩單股長度為5418×2=10836mm，每個吊點因采用4 股繩受力，則有L繩長=10836×2=21672mm，考慮到卡扣長度及富余量，繩長選定為20m。

鋼絲繩長度20m，滿足吊裝高度的要求。

②將定子吊裝就位。定子吊裝就位時，需拆除底座及外包裝，并拆除端蓋，其吊裝凈重量約為66t。

擬選用φ39－6×37+1-170 的鋼絲繩，在行車大鉤側及卷揚機動滑輪側2 套起吊工具，各采取4 股受力的方式進行綁扎，查鋼絲繩吊重表可知：查鋼絲繩吊重表可知：φ39的鋼絲繩破斷拉力為78.7t。根據附圖11 可知，兩鋼絲繩與垂線夾角為8°，鋼絲繩受力計算：

S=S破.n.cosα/G=78.4×8×cos8°/66=9.41 倍，安全系數9.41 ＞6，滿足安規要求。

吊點位置在定子上，如附圖12 所示，吊裝用鋼絲繩單股長度為3527×2=7054mm，因采用4 股繩受力，則有L繩長=7054×2=14108mm，考慮到卡扣長度及富余量，繩長選定為12m。

吊運至9m 平臺鋼絲繩長度12m，滿足吊裝高度的要求。

（2）行車小車輪壓校核。根據行車廠家資料查得：小車自重15425kg，小車輪壓178.88KN；（增設2 個小車車輪，車輪通過自制構架與原小車車體焊接固定到一起，卷揚機定滑輪承重梁安裝在新增車輪的自制構架上，車輪作用于小車行走軌道上），臨時布置的卷揚機定滑輪、動滑輪及繩索估重1000kg。

則吊裝時小車車輪承受的最大載荷為：85.3+15.425+1=101.725t，（式中85.3t 為定子總重量，帶底座等）。

增設小車車輪后總體可承輪壓：178.88kN×6=1073.28kN＞996.9kN

2.2.5 定子吊裝過程中注意事項

此定子吊裝方法與常用吊裝方案不同，吊裝過程中控制點比較多，因此采用該方法需對各個節點嚴格控制確保施工安全。重點注意起升與降落過程中卷揚機與行車主鉤的配合，保持定子在起吊過程中處于水平狀態。起吊前將定子整體吊起距地面約50mm 后停止，懸停15min，對所有起吊設施進行全面檢查，并用水準儀對兩臺橋式起重機主梁跨中撓度進行測量，主梁的下撓度不得超過L/700，確認各機構無異常，受力部位無變形后，方可進行下一步操作。試起吊，將定子起升200mm 高度后停止，操作起升和下降動作2 次，檢查橋式起重機制動系統，檢查各受力部件的焊縫，確認正常無塑性變形后方可正式吊裝。起吊過程中注意防磕碰，定子到達就位平臺后將定子方向轉成正式就位方向，到達基礎上方后將定子緩慢降落至基礎上。定子起吊過程中，應安排專人在行車上檢查鋼絲繩繩卡是否有松動現象，行車軌道上是否有異物等，還應注意行車上的各種突發情況，如有發現第一時間報告起重總指揮。

3 結語

通過改造汽機房行車配合卷揚機實現定子吊裝就位的方案，克服了現場施工場地狹小的局限性，保證了整體施工的總體進度。本方案對其他同類型定子吊裝提供了一個新的參考思路。