发电机定子多种吊装方案与计算.doc

发电机定子多种吊装方案与计算郑 岩定子是发电工程的核心部件，也是工程施工中最重的大件。其定子重（运输重量/吊装重量）：30MW：44.72/42t、 50MW:68/66t、 200MW：178/174.4t、300MW：201/194t、 600MW：335/325t、 1000MW：462/443t。 定子吊装重量超过桥吊额定负载时应完整校核：箱型结构几何尺寸、载荷技术、强度计算、稳定校核、刚度计算、焊缝强度计算、千金钢丝绳计算、牵引钢丝绳牵引力计算、吊钩强度计算、轮压计算、扁担设计、吊车轨道梁校核、牛腿强度校核、两台吊桥抬吊负荷分配计算等。上述计算校核中，视吊装方案不同，而校核技术重点不一，按需舍取。一般重点放在桥吊主梁强度和端梁强度校核。根据需要在桥吊订购时，将主梁端梁强度加大，也是一种可行的方案；采用绳索液压提升不用吊车则无需校核。多种发电机定子吊装，其方案类别及校核主要内容简述如下。第一种方案：两台桥式吊车抬吊，大车小车均可移动，但不准同时操作两个动作的方案；桥式吊车主梁，厂家允许可移动的最大集中荷载为751.1=82.5t。一、两台75t桥吊抬吊发电机定子计算（一）桥式吊车主梁断面尺寸图（二）有关数据及计算发电机定子净重：174396.4kg；（即起吊就位重量）桥吊总重：86266kg（其中小车重30316kg，桥架重55950kg）共2台；定子吊装用钢丝绳：60.5mm， L22m 一对。60.5mm钢丝绳重量12.3kg/m，加上钢丝绳插接段，一对总长60m，因此，钢丝绳总重为：12.360738kg；自制吊装扁担：42612mm，L10m的无缝钢管，灌满混凝土（强度等级为C30）。钢管重量计算：h（R2-r2）7.853.1410（0.2132-0.2042）0.925t混凝土重量计算：r2h2.43.140.20422.2660.711t则吊装扁担重量为：0.925+0.7111.636t；140t滑轮组一对，共2t。两台桥吊总起升重量计算：174.3964+0.738+1.636+2178.77t加上卡扣及平行滑轮，总重约179.5t。为满足桥吊起升重量在1.1倍动负荷范围内，需拆除整套副起升装置，并用一对140t滑轮组替换两台桥吊主钩，单台桥吊副起升装置5.327t，主钩及滑轮组2.25t，则两车实际载重量为17910.6544.5163.846t，因此单台桥吊载重为163.846281.923t82.5t，在桥吊1.1倍带负荷范围内，满足桥式吊车厂家要求。（三）地下室支撑校核计算定子重174.3964t，在滑道上设置4个60t级重物移运器，则每个移运器承担定子重量的1/4，即174.3964/443.6t，存在动载因素，按单根管承担50t计算。支撑钢管为2197mm，长度L=2.5m，其惯性半径7.5cm，则长细比L/250/7.533，查表得0.958，2197mm钢管其截面面积A46.82cm2，则其压应力F/A50000/（46.820.958）1115kg/cm21600kg/cm2，故采用2197mm钢管作为支撑安全。（四）桥吊主梁抗弯强度校核两台75/20T桥式起重机厂家资料，主梁截面尺寸高2000mm，宽800mm箱形梁结构。具体截面形状见上图：（桥式吊车主梁截面尺寸代号图括号部分）上下盖板到形心惯性矩为I1，单侧腹板惯性矩为I2，箱形梁的惯性矩为I：I2I1+2I2； I1b1h13/12+a12A1； I2b2h23/12；b180cm，h11.6cm，a199.2cm，A1b1h1128cm2； b20.8cm，h2196.8cm。将上述值代入后，可求得I11259629cm4，I2508141cm4，I3535540cm4。上下盖板到形心的最大距离为y100cm，则得出该梁的弯曲截面系数WI/y35355.4cm3。定子吊装时，小车在跨中时主梁承担的弯矩最大，每台桥吊总重为86266kg，单台桥吊副起升装置5.327t，定子起吊重量的一半为178.77/289.4t，则单侧轨道梁对1侧桥吊主梁的支反力为（862665327+89400）/442585kg。每个桥吊主梁的重量为27975kg，桥吊跨距为28.5m，则：Mmax（425852850/2）（27975/2）（2850/4）50717175kgcm所以maxMmax/W50717175/35355.41434kg/cm2max1600kg/cm2（主梁钢板的材质为Q235b），故安全。（五）吊装扁担及吊装钢丝绳强度校核140吨滑车组与扁担及定子的连接，对其进行受力分析：静子重174.3964t，则F1174.3964/287.2t，求得F104t，F256.22t1、抗弯校核MF113.387.210313.31159760kgcmW（D4d4）/320D（42.6440.84）/（3242.6）1203cm3则M/W1159760/1203964kg/cm21600kg/cm22、抗压稳定性校核扁担两端受力为F256.22t，相当于自由杆件。4269mm的无缝钢管横截面面积S117.9cm2，惯性半径14.74cm，则长细比值1/（830+13.32）/14.7458.1查钢材折减系数表得0.842，则扁担压应力为：F2/S=56220/（117.90.842）566.3kg/cm1400kg/cm2因此，扁担强度足够。3、钢丝绳强度校核静子吊装钢丝绳60.5mm L22m 一对，8股，静子重174.3964t，求得F104t，60.55mm钢丝绳破断拉力190000kg，则安全系数K190000/（1040004）7.337 安全可用。140t滑轮组与扁担连接钢丝绳39mm L=11m 一对，单侧缠绕扁担5圈，10股绳受力，静子+扁担+吊装钢丝绳177.0444t，39mm钢丝绳破断拉力78700kg，则安全系数：K78700/（177044.420）8.897 安全可用。（六）吊钩改造及滑轮重新穿绕情况定子吊装前在每台小车上，主起升定滑轮组承重梁正上方横一25槽钢（L2600mm），槽钢与桥吊小车之间为不连续点焊，并在槽钢内放一根21910mm的无缝钢管（L1000mm），下方挂一20t平衡滑轮。拆除桥吊主钩，用一对140t滑轮组代替主钩，重新穿绕主起升钢丝绳，对桥吊主起升进行改造，140t滑轮组使用中间6个滑轮，穿绕12股绳。（七）主起升钢丝绳及卷扬功率校核桥吊原主起升系统，主钩5个滑轮，穿满共10股绳。按桥吊1.1倍动负荷计算，主卷扬跑头绳拉力为：SQEn-1（E-1）/（En1）（82.5/2）1.045-1（1.04-1）/（1.045-1）9.27t改造后的吊装系统，共12股绳。因两台桥吊总起重量为179.5t，则单台起升89.75t，所以主卷扬跑头拉力为：SQEn-1（E-1）/（En1）（89.75/2）1.046-1（1.04-1）/（1.046-1）8.58t因为8.58t9.27t，所以主起升钢丝绳及主卷扬功率均能满足吊装要求。（八）32t辅助平衡滑轮支承梁抗弯校核21910mm无缝钢管与25槽钢焊接在一起，用于20t辅助滑轮绑扎，钢管长1000mm，两承重梁间有效长度为160mm，绑扎点位于管中心。已知卷扬机跑头拉力为8.58t，则平衡滑轮受力必小于8.58217.16t，钢管受力按17.16t算，则：MPL/4=1716016/4=68640kgcmW管（D4-d4）/32D（21.94-19.94）/（3221.9）328.2cm3M/W=68640/328.2=209.1kg/cm2=1600kg/cm2二、75t桥吊轨道梁相关计算（一）两台75t桥吊在卸发电机定子位置时轨道支墩受力核算查图纸，单台75t桥吊自重84.6t，除去小车重量27t，其余部分重57.6t，作用力点在桥吊大梁中心。定子总重184t，加上索具6t，共190t，单台桥吊承重95t。单台桥吊小车处于卸定子位置时，小车停放位置共承重为95t+27t122t。 桥吊小车 桥吊大梁 吊车梁长28.5mB排A 14.25m排 57.6t P 19.9m 122t P28.557.614.25+12219.9 P114t桥吊单侧共4个轮，最大单轮压力Pd114/428.5t 吊车行走台车 桥吊轨道土建梁7.4米 7.4米 116.5m P1 P2 P2 P1 11.65米 桥吊土建梁支墩P211.65P17.4P2（Pd4）7.4/11.6572.4t桥吊轨道土建梁12米重5.7t，所以支墩处受力PP22+5.772.42+5.7150.5t（二）两台75t桥吊在安装发电机定子位置时轨道梁牛腿受力核算查图纸，单台75t桥吊自重84.6t，除去小车重量27t，其余部分重57.6t，作用力点在桥吊大梁中心。定子总重184t，加上索具6t，共190t，单台桥吊承重95t。单台桥吊小车处于卸定子位置时，小车停放位置共承重为95t+27t122t。P28.557.614.25+12216.2 P98.1t桥吊单侧共4个轮，最大单轮压力Pd98.14/424.5tP211.65P17.4P2（Pd4）7.4/11.65（24.54）7.4/11.6562.3t桥吊轨道土建梁12米重5.7t，所以支墩处受力PP22+5.762.32+5.7130.3t据以上计算得出结论，两台75t桥吊吊运发电机定子时，轨道土建梁支墩最大受力为150.5t。（三）桥吊轨道梁受力核算在定子吊装大车行走得整个过程中，经过汽机间12m跨距时，最多同时有6个桥吊车轮作用在同一轨道梁上，如图： 12000 8600 4400 4400 850 850 850 850 850 850 850 850 2150 2150已知桥吊最大单轮压力为27222kg，因此，12米跨距轨道最大承重负荷为272226163332kg，经设计院校核，吊车轨道梁满足吊装要求。第二种方案：一台桥吊吊装定子的校核简述：以50MW机组定子吊装为例：方法是定子从A排外拉人厂房内，则发电机定子为横向达到发电机纵向中心，垂直起吊，超过汽机岛后，走大车在岛上100mm高的位置，定子转向后；继续走大车，到达定子就位的位置落下。或桥吊在汽机岛上打支撑，只走小车方案。两种方式取其一种。一、相关数据1、桥式吊车大钩额定吊重50t，计算安全移动吊重为501.1=55t，定子吊装重量66t，转向大钩2.1t，绑绳0.9t，考虑动载系数为1.1,起吊绑绳选52 637+1钢丝绳，安全系数K68，选7，滑轮综合摩擦系数E=1.04，小车自重12.76t，小车设计最大轮压17.5t，桥架主梁材质Q235，许用应力1600kg/cm2，2、桥吊主梁断面几何尺寸：（见第一种方案的主梁截面图非括号部分）二、相关计算1、利用定子吊盘的钢丝绳计算：钢丝绳应承受的力F=（66+2.1+0.9）1.1/4=18.7275t，钢丝绳破断力S=52d2，钢丝绳安全承载力P=S/K=20.1t18.7275t，安全可行。2、小车钢丝绳强度计算：小车升降采用5-5滑轮组，现增加2-2滑轮组，走绳由10根变为14根受力，减轻牵引力，增加摩擦力。（1）原吊车主钩钢丝绳牵引力：S=Q.En-1.E-1 /En -1S1=551.0410-1（1.04-1）/1.0410-1=6.52t（2）更换主钩增加滑轮组后走绳牵引力S2=68.11.0414-1（1.04-1）/1.0414-1=3.72tS1 S2 安全3、钢丝绳长度校核吊车原设计提升高度25米，10股绳承担，则有效长度为250m，改造后14股，提升高度10米，有效绳长140m，满足需要。4、小车轮压小车承载G=66+2.1+12.76=80.86t；小车轮压P=G/4=80.86/4=20.215t；小车轮压20.15大于设计轮压，故将后增滑轮组固定在临时可靠横担上，则轮压为P=20.215/1410=20.215/1.4=14.44t17.5t，轮压不超标。5、桥架主梁校核（见主梁截面图尺寸）y=1522+2=78cm,L=23.50m（1）第一种算法惯性矩I=1/126523+652772+1/120.815232=2.01106cm4；主梁截面积模量W=I/y=2.01106/78=25767.5cm3；主梁最大集中载荷P=（66+2.1+12.76）/2=40.43t；主梁最大弯矩M=(1.1PL)/4=(1.140.432530103)/4=26.13106kgcm；主梁最大弯曲应力=M/W=26.13106/25767.5=1014kg/cm21600kg/cm2（2）第二种算法（见主梁截面图括号内符号相应尺寸）设上下盖板到形心惯性矩为I1，单侧腹板惯性矩为I2，箱形梁的惯性矩为I:则主梁惯性矩I=2I1+2I=2770781+2234121=2009804 cm4； I1=b1h13/12+a12A1=652/12+772130=770781cm4； I2=b2h23/12=0.81523/12=234121cm4；主梁截面积模量W=I/y=2009804/78=25766.7 cm3；主梁最大集中载荷P=（66+2.1+12.76）/2=40.43t；主梁最大弯矩M=(1.1PL)/4=26.13106 kgcm；主梁最大弯曲应力=M/W=1014 kg/cm21600kg/cm2三、采取上述措施并满足校核要求；但是，集中荷载69t，明显超过厂家允许动载501.1=55t，且没按设计规定进行全部校核，应征求厂家意见！如果厂家不同意，则改为主梁在汽机岛上打支撑，减小主梁承力跨距，大大减小主梁弯矩。定子在横中心处提升，增加临时小车承担临时增加的滑轮组载荷，并与原小车联为一体，大车固定牢靠，支撑与主梁接触良好，用卷扬机和滑轮组牵引小车移动到定子纵向中心后落下。变只走大车方案为只走小车方案，实践多次，即安全且各方面均能接受的可行方案。第三种方案：一台桥吊一台履带吊吊装校核在30MW机组定子和600MW机组定子吊装均有实践经验。现简述30ME机组定子吊装计算：定子吊装重量42t（拆除两侧端盖后），QD32/5t桥式吊装一台，150t履带吊一台。H323D滑轮组一套。程序：履带吊卸定子，移到发电机横中心处；扁担计算后、负荷分配计算好位置，绑绳核算安全系数7倍以上；桥吊固定牢靠；桥吊在额定负荷下，移动小车；履带吊计算好吊幅吊重，只允许一个动作，配合桥吊小车向定子纵向中心徐徐移动，到纵向中心后两车徐徐降落就位。第四种方案：两台桥吊抬吊计算与校核针对大机组1000MW、600MW级的定子吊装，桥式吊车订货时，考虑了定子重量，桥吊主梁强度应满足吊装定子要求，一般订购两台。本方案重点是两台桥吊抬吊定子，提升到汽机岛100mm后，只走大车的吊装方案。以1000MW机组定子吊装为例（见下图）：发电机定子重量443t，长度11.2m。汽机房已配备二台235t/32t桥式起重机，起吊高度29m。发电机定子吊装由二台235t/132t桥式起重机直接抬吊就位安装。平板车载发电机定子从汽机房倒入，到达汽轮发电机纵中心位置，如果是A排进，需考虑转向。在汽机房卸车时，当提升100mm高，要停10分钟，观测各部位有否异常；要测量两台吊车主梁反拱减少值，即挠度值是