基于三級載荷分配的核電發電機定子吊裝方案

董勝彬，李 靖，姜婷婷

（1.山東海陽豐匯設備技術有限公司，山東 煙臺 265114；2.山東豐匯設備技術有限公司，山東 濟南 250200；3.山東彼岸電力科技有限公司，山東 濟南 250200）

核電技術自20 世紀50、60 年代發展至今，經歷了四代技術發展，裝機容量越來越大。直接導致廠房結構、設備質量等體積逐漸龐大，體現在尺寸大、質量大，不便于安裝與運輸，發電機定子就是最為突出的部件之一。

1 傳統吊裝方案

目前核電發電機定子的安裝方案最常用的大致分兩種，一種是利用多臺橋式起重機聯合抬吊；另一種是通過液壓提升裝置實現發電機定子的抬吊。下面結合實例介紹傳統的吊裝方案。

1.1 傳統方案一

第一種傳統方案是利用廠房內2 臺橋式起重機，采用雙機聯合抬吊的方式，實現發電機定子的吊裝。陽江核電項目、海南昌江核電項目、防城港核電項目的發電機定子抬吊采用此種方案。

該方案相對簡單，直接用2 臺大噸位橋式起重機聯合抬吊，比較方便，而且抬吊時每個橋機分配的載荷均不大于額定載荷，對廠房影響可以忽略。

但是此方案不僅在橋式起重機前期采購上造成一定的資源浪費，由于噸位較大，大車的輪壓也會較大，前期廠房的設計會受其影響。

1.2 傳統方案二

第二種方案是通過液壓提升裝置、吊裝架聯合的方式，實現發電機定子的抬吊。海陽核電一期一號機組項目、福清核電項目、臺山核電項目均采用此種方案。

該方案吊裝過程安全性好、負載穩定性好、智能化程度高、沖擊震動小，危險工況時系統能夠實現自鎖功能。

但是由于吊裝構架的結構復雜，安拆需要配備大型的起重機械，安拆周期長；同時，構架安拆需要更換高強度螺栓，材料成本加大；并且為了便于抬吊方案的實施，汽輪機尾部平臺需要預留30m×15m 的空閑場地，導致主廠房框架基礎及設備基礎的施工進度受到影響。

2 新方案的提出

核電常規島的安裝作業過程中，發電機定子等大部件的吊裝技術難度大，廠房的框架結構設計、起吊設備的采購等均需要滿足最大吊裝件的吊裝需求。下面提出另一種吊裝方案。

該方案擬配置與常規島橋式起重機噸位相當的抬吊設備吊裝重量大的發電機定子，發電機定子重量達到橋式起重機2 倍的額定起重量。

2.1 方案實施技術條件

要想實現“小”橋式起重機抬吊大噸位的定子并安裝就位，即抬吊重量超出接近2 倍的額定起重量的方案，首先要同時滿足以下兩個條件。

1）定子抬吊過程中，橋機主梁的強度、剛度和穩定性，滿足許用要求。

2）定子抬吊過程中，橋機的大車輪壓要小于最大輪壓。

同時滿足以上兩個要求，就能實現橋式起重機的“小馬拉大車”。

2.2 方案實施技術原理

橋式起重機吊載額定起重量時，小車位于跨中，主梁承受集中載荷，跨中截面最危險；將抬吊定子的集中載荷變為均布載荷，改變主梁受力狀態。圖1 為吊裝方案圖。

圖1 吊裝方案圖

支撐梁放在主梁跨端的1/4 處，支撐梁上放置液壓油缸，跨中單點受力變為雙點受力，根據純彎曲變形公式可知，抬吊時起重量增大1 倍，但是力臂減小1/2，橋式起重機主梁承受的彎矩在受力點至跨中區間段內沒有增加。

2.3 方案實施設計原理

該吊裝方案是基于三級載荷分配原理實現的，三級載荷分配的設計原理及方案如下（圖2）。

圖2 三級載荷分配技術

1）第一級通過鉤頭將重量傳遞至抬吊梁兩端。抬吊梁內藏式吊具的特殊設計，能實現定子360°回轉，吊具固定端藏于抬吊梁的腹中，鉤頭采用曲梁式；

2）第二級通過抬吊梁兩端端梁與4 臺200t液壓提升裝置相連，傳遞重量至變截面箱型梁約1/4 位置的四點。由雙點集中載荷變為四點分布載荷，改變載荷作用形式。

3）第三級通過箱型梁行走機構多輪設計，通過行走車輪將載荷質量傳遞到廠房框架結構上，實現大噸位發電機定子的吊裝與平移。

3 應用案例

該方案應用到海陽核電廠AP1000 一期工程二號常規島發電機組的發電機定子吊裝工程。

該定子由三菱-哈電聯合體制造供貨，發電機定子凈重量為451t，定子外形尺寸為11.8m×5.62m×5.46m，重心與中心偏差240mm。

在廠房原有行車軌道上安裝發電機定子吊裝裝置（圖3），定子運抵廠房0m 層后，使用吊裝裝置將定子底部提升后，低速向基礎方向移動。待定子進入運轉平臺后，停止移動，將定子旋轉90°，使其方向與設計一致。繼續開動定子行走機構，將定子移動到就位位置上方，下落至臺板上。定子從開始起吊至定子就位結束耗時4.5h。

圖3 發電機定子就位

施工安全、穩定、快速的可控狀態，受到監理、業主的一致好評。

4 小 結

傳統吊裝方案都體現了各自的施工特點，都受到項目本身多方面的因素影響。綜合比較以往多種成功案例，提出一種發電機定子吊裝方案，該方案以橋機為液壓提升裝置載體，通過改變單點載荷為多點載荷，不改變原有橋機主梁受力狀態，實現大噸位定子的抬吊工作。該方案安全性好、效率高、經濟性好，為同類型發電機定子的吊裝工作提供了一種借鑒方案，對核電工程的施工、降低核電工程的建設成本均具有重要的意義。