火力发电厂发电机定子吊装方法实例分析

　　摘要：发电机定子作为火力发电厂的大件设备之一，其吊装方案的可行性关系到人身和设备的重大安全。本文结合工程实例，分析火力发电厂发电机定子吊装的方法。
　　关键词：火力发电厂；大型设备吊装；发电机定子；吊装方法
　　为适应我国国民经济发展对电力的需求，装机容量逐年快速增加，单机容量也大幅提高，目前我国已有许多单机容量600MW、800MW、1000MW的超大型火电机组大规模建设。大容量机组的本体结构发生了较大的变化，设备的外形尺寸和零部件重量大幅度增加，这些变化对工程建设而言都是新的挑战，特别是超高、超长、超重大型设备的吊装，已成为超大容量机组工程建设施工中的难点、重点。发电机定子是火力发电厂三大特重件之一，其安装成功与否直接关系到火力发电厂建设的成败，安装发电机定子的原则必须满足安全、经济、工期短和施工方便的要求。下文结合工程实例阐述了大型设备发电机定子吊装的方法，但愿对类似工作会有所帮助。
　　一、发电机定子吊装方法介绍
　　1行车吊装法
　　本方法就是用运输机械将发电机定子拖运到汽机房吊装孔后,利用汽机房内的行车直接把发电机定子吊起,驱动行车大车行走机构或者小车行走机构,把定子吊至就位位置就位。此方案适用于行车轨道梁强度足够,且行车主梁强度足够或者经过主梁加固措施后强度足够的情况。本法根据机组大小和行车起重能力又分为单机吊装法,双机抬吊法等多种吊装方式。本方法能充分利用现有吊装设备,不需额外增加起重机械,经济性较好；本法在国内应用比较成熟,600MW及以下机组定子吊装大多使用该技术,我公司参建的大多数工程均采用这种方法。本法对汽机房行车的起吊能力要求较高,并且对行车梁的加固计算要求较高。
　　2履带吊直接吊装法
　　本方法就是在汽轮发电机基础施工完成后、主厂房上部结构尚未施工之前,把发电机定子拖运至发电机基础附近,利用大型履带吊直接把定子吊装至就位位置。该方法具有吊装简单方便,临时措施少等优点。所需要的条件是:需要大吨位的履带吊车;定子到场时间早;汽轮发电机基础与厂房结构施工工序安排合理。
　　3液压提升架吊装定子法
　　液压提升架吊装发电机定子主要用于600MW---1000MW及以下火电发电机组发电机定子吊装作业。其吊装过程是先在主厂房A排墙外正对发电机横向中心线或发电机基础纵向中心线处组装提升架,利用移运架上的液压提升装置提升发电机定子至运转层,再通过卷扬机或千斤顶沿拖运轨道将发电机定子拖运至发电机基础上就位。该方案安全性能好,自动化程度高,负荷稳定性好,冲击和震动小,带载升降或停留的随时转换性能可靠,本法受起重重量和场地限制较小。
　　二、实例分析
　　1、工程概况
　　本工程为新建工程，一期建设规模2×600MW，采用亚临界空冷燃煤发电机组，同期建设烟气脱硫。锅炉为SG2093／17.5型亚临界型控制循环汽包炉，一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构布置的燃煤锅炉。
　　汽轮机为600—16.67／538／538型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，汽轮机具有七级非调整回热抽汽，额定转速为3000r/min。发电机为QFSN-600.2型三相交流隐极式同步发电机，其额定功率为600MW，采用整体全封闭、水氢氢冷却方式。
　　发电机沿厂房纵向顺列布置，中心线距A轴为14.5m，距B轴为12.5m。2汽轮发电机基座位于(11)～(13)轴之间。
　　2、主要技术参数
　　(一)定子有关参数如下：定子起吊重量：320t(包括吊攀)；定子外形尺寸(长×宽×高)：10350mmx4000mmx4277mm；同侧二吊耳间距：5060mm：两侧二吊耳间距：4000mm。
　　(二)有关参数：汽机房检修空间宽度：1l000mm；两台行车联接距离：l0000mm。
　　3、吊装工艺
　　(一)方案简介
　　发电机定子吊装采用汽机房2台QD80t／20t-25.5桥式起重机和GYT-200C型钢索式液压提升装置卸车、吊装、就位。将2台行车的小车停到靠近B排柱处。在行车大梁上安装4根箱形梁I固定4台GYT-200C型钢索式液压提升装置，下部设2根箱形粱Ⅱ用钢索与液压提升装置连接，箱形梁Ⅱ上部安装箱形扁担Ⅲ与450t吊钩(600t履带式起重机吊钩)缠绕连接后吊装定子并就位。
　　表1箱型梁I、Ⅱ及扁担Ⅲ有关参数
　　序号 部件名称 单位 数量 外形尺寸（长×宽×高）（mm） 单重（kg） 总重（kg）
　　１ 箱型梁I 根 ４ 6600×680×700 4200 16800
　　２ 箱型梁Ⅱ 根 ２ 10600×900×1200 11000 22000
　　３ 箱形扁担Ⅲ 根 １ 5000×600×1100 5000 5000
　　４ 450t吊钩 套 １  11000 11000
　　５ 吊装钢丝绳 根 ４ φ52×24000 300 1200
　　６ 缠绕钢丝绳 根 １ φ34．5×24000 840 840
　　由于汽机房检修空间宽度比发电机定子仅宽出650mm，发电机定子对角长度大于汽机房检修空间宽度，因此在地面上无法实现发电机定子转向(发电机定子运输进汽机房时的位置与就位位置成900角)，利用450t吊钩就是为了解决此问题。发电机定子运输进汽机房后，直接吊装起升，提升高度超过汽机房13.7m平台，开动行车大车，将发电机定子移至13．7m平台上，将发电机定子按照就位方向转90０，再次开动行车大车，将发电机定子吊至就位位置(见图1)。
　　两台行车行走时采用1台行车驱动，2台行车的固定方法为拆卸两台行车内侧的缓冲装置，用两根长600mm的无缝钢管（φ108x6mm)采用螺栓将两台行车固定在一起，并在两台行车间用两个5t倒链进行连接。无缝钢管的作用是1台行车在行走时，推动另1台行车行走：倒链的作用是1台行车在停止时，拉住另l台行车。
　　
　　图１
　　(二)相关计算
　　1、箱形梁I校核
　　箱形粱受力150t计算，截面如图1所示，其截面系数计算如下：
　　Jx=(BH３一bh３)／12=672584(cm４)
　　Wmax–Jx／Y。=19216.7(cm３)
　　M自重=qL2／8=286363.64(kg•cm)
　　M=Mmax+M自重=22786363.64(kg•cm)
　　Ll梁弯曲应力值：=M／Wmax=ll86(kg／cm２)<1400(kg／cm２)
　　L1梁挠度：
　　F=PL3／48EJ=0．48(cm)<L／700=0.86(cm)
　　2、箱形梁II校核
　　箱形梁受力210t。截面如图2所示，截面系数计算如下：Jx(BH3-bh3)/12=2891349.3(cm4)
　　
　　图２
　　Wmax=Jx/Y0=48189(cm3)
　　箱形梁两端受力的距离为10m，计算如下
　　M自重=qL2／8=1297l69．8(kg•cm)
　　Mmax=PL=52500000(kg•cm)
　　M=Mmax+M自重=53797169．8（kg•cm）
　　L2梁弯曲应力值：
　　=M／Wmax=I116．4(kg／cm２)<1400(Kg／cm2)
　　L2梁挠度：
　　F=PL3／48EJ=0．72(cm)<L／700=1．43(cm)
　　箱形梁在实际制作时，外形如图3所示。
　　
　　图３
　　Mmax=PL=31500(kg•cm)
　　在端梁处截面系数计算如下：
　　Jx=(BH３一bh３)／12=406536(cm４)
　　Wmax＝Jx／Y0=16261．44(cm3)
　　在端梁处最大弯曲应力值：
　　=M／Wmax=2(kg／cm2)
　　通过计算可知，在端梁处，弯矩值非常小，根据弯矩图可知加工的箱形梁是安全的。
　　3、箱形扁担Ⅲ校核
　　箱形梁受力350t。截面如图4所示，截面系数计算如下：
　　
　　图４
　　Jx=(BH３-bh３)／12=1879564(cm4)
　　Wmax=Jx/Y0=34174(cm3)
　　箱形梁两端受力的距离为4m，计算如下：
　　Mmax=PL=3．5×l07（kg•cm)
　　M自重=qL2／8=2x105(kg•cm)
　　M=Mmax+M自重=3．52×l07(kg•cm)
　　L3梁弯曲应力值：
　　=M/Wmax=1030(kg／cm2)<1400(kg／cm2)
　　L3粱挠度：
　　F=PL3／48EJ=0.1l(cm)<L／700=0.57(cm)
　　4、箱形扁担Ⅲ扭矩计算
　　箱形梁Ⅲ的扭矩主要是分布在两边股钢绳30最边上两股之间形成的扭矩，经计算，每股钢绳受力为11.3t，校核按12t计算，根据闭口截面扭转计算公式得：。
　　式中：——作用在计算截面上的扭矩；——截面中的最小壁厚；=2bh截面轮廓中线所围成面积的两倍。
　　5、80／20t—25.5m吊钩式桥式起重机(行车)大梁受力计算
　　根据厂家提供的起重机大梁有关数据设计计如下：
　　(1) 按简支梁集中载荷验算单根主梁的静刚及强度，工作级别A3。
　　许用静刚度:[]=L／700=3.64(cm)
　　静刚度计算：F=80000kgE=2.1×106(kg／cm2)L=2550(cm)
　　80／20t—25.5m吊钩式桥式起重机(行车)大梁受力计算
　　箱形梁截面系数计算：5.36×10(cm4)
　　；＜[]静刚度满足设计要求
　　起重机设计中，[]=1400(kg／cm2)
　　单根主梁自重qL=18856(kg)，单根主梁受力为F=80000／2kg=4000（kg）
　　单根主梁强度计算：；
　　
　　＜[]强度满足设计要求
　　(2) 单根主粱所能承受的最大静载荷的计算。
　　
　　
　　
　　在满足刚度及强度的条件下起重机单根主梁最大载重量为105.5t，单台起重机大梁载荷可达211t。行车实际受力计算如下：定子重量为320t，提升装置总成重量为68t，合计重量为388t，共计8点受力，每点的受力为48.5t，实际计算时按照50t计算，小车重量为25t，每个单梁受力为12.5t，因此在每根单梁上受力。
　　根据力矩平衡可知:1=56.86(t)R2=55.64(t)
　　由图可知行车单梁最大弯矩在F2处，大小为：M=29432500(kg.cm)
　　前面己由厂家提供惯性矩为：J=5.36×10(cm)
　　因此单梁弯应力计算如下:=562.3(kg／cm2)<[a]=140O(kg／cm2)
　　根据厂家提供的数据和实际计算,两台行车完全满足定子吊装的要求。
　　6、QD80／20t-25.5m吊钩式桥式起重机(行车)大车轮压计算
　　根据QD80／20t-25.5m吊钩式桥式起重机(行车)资料得知，行车大车的最大轮压许用值为310kN，即31.6t。
　　每台行车的每个大梁由两个行走轮支撑，由上面计算可知，每个大梁的最大支撑力为：R1=56.86(t)。
　　因此每个行走轮所受的压力为：56.86／2=28.43(t)<31.6(t)说明行车的
　　轮压能满足定子吊装要求。
　　三、效果
　　①电厂汽轮发电机组发电机定子吊装就位，整个吊装过程约4h。
　　②利用两台QD80／20t-25.5m桥式起重机吊装320t发电机定子取得成功，为以后建设类似的工程积累了经验。
　　③利用450t吊钩吊装，省掉了发电机定子在地面转向的繁重工作，同时转向工作可在13.7m平台上进行。
　　④采用此种吊装方案有效利用了汽机房行车，达到了省时、省力、省机械，对电建单位比较适用，很有推广意义。
　　⑤吊装前做负荷试验，测量行车大梁、自制吊梁的挠度值，未发现有超标和永久变形的情况。
　　⑥吊装后对行车大梁、自制吊梁进行检查，未发现有永久变形的情况。
　　⑦利用此种方法吊装发电机定子的经济效益也是非常可观的。
　　参考文献
　　[1]魏黎明．发电机定子吊装架及其运用分析[J]．中国科技博览，2010，(4)．
　　[2]任希，周文江．600MW机组及以上火电厂发电机定子吊装探讨[J]．机电信息，2009，(36)．