摘要：发电机定子吊装是大型火力电厂施工的重点、难点。陕西国华锦界电厂三期扩建项目2×660MW国产超超临界燃煤空冷发电机组，采用汽轮机高位布置方案属世界首创。汽机运转层平台高度65m，相比于国内常规600MW发电机组汽机运转层平台高度13.7m，发电机定子吊装难度更大。本文结合工程实例，介绍了高位布置发电机定子吊装。
关键词:火力电厂；发电机；高位布置；定子吊装
引言
近年来随着火力发电技术水平的发展，超超临界技术已被广泛应用。陕西国华锦界电厂三期扩建项目作为全球首座汽轮机高位布置660MW超超临界电厂，汽机运转层平台高度由常规13.7m上升至65m，无形中增加了发电机定子吊装难度。本文通过结合工程实例，详细讲述了高位布置发电机定子吊装过程及校核计算，为以后类似工程的发电机定子吊装，提供一定的借鉴意义和指导作用。
一、高位布置发电机定子吊装
1.工程概况
陕西国华锦界电厂三期扩建项目2×660MW国产超超临界燃煤空冷发电机组，水-氢-氢冷发电机由哈尔滨电机厂有限公司生产制造，额定功率660MW，额定转速3000r/min，额定频率50Hz。
发电机定子运输重量300t(包含底脚和吊攀)，定子长10350mm，运输时净高4173mm，最大宽度3990mm，定子筒身直径3800mm。吊攀横向中心间距4627mm，纵向间距2821mm。起吊施工用500t定子吊装专用工具中9.85m“C梁”一根，重13.45t；600t转向大钩一只，重约8.67t。
发电机布置在汽机房65m层3-4轴之间，纵向中心线距A排14000mm，横向中心线距4轴5936mm。
2.作业条件和准备
2.1吊装前需完成的工序
2.1.1主厂房整个建筑结构完整并通过验收合格，整体刚性满足发电机定子吊装的要求。
2.1.2吊梁、600t转向大钩、钢丝绳等专用吊具已运至现场，并具备使用条件。
2.1.3主厂房两台主行车经检查状态完好，负荷试验合格；经厂家指导确认，并车完毕。
2.1.4检查行车轨道接头，确认两高低差不超过1mm。复查轨道压板螺栓是否紧固。
2.2发电机定子就位前安装准备工作
2.2.1汽轮发电机基础已交安，并具备发电机定子就位条件。
2.2.2发电机基础板（台板）已就位于基础上，地脚螺栓初步预紧工作完成。
2.2.3发电机二次灌浆内挡板已安装。
2.2.4发电机出线罩等需预存的设备已放置到位。
2.2.5做好吊装前及就位后汽轮发电机基础沉降观测记录工作。
2.3吊装前需具备的环境条件
2.3.1主厂房外主运输通道畅通，满足定子运输平板车的行驶及回转，道路全程平整、夯实，坚固可靠。
2.3.2汽机房吊装口运输通道畅通，且碾压夯实，并且钢板铺设完毕满足定子运输车站位要求。
2.3.3定子运输车为前后两车抬运，后车前端至定子中心约为13500mm。
2.3.4定子吊装期间厂用电需确保供电可靠，确保抬吊发电机定子时的行车用电，配电间有专人值班，检查并确认电源供给的可靠性，线路上无超载及断电故障的可能性，起吊过程中，同一供电线路上的其他大功率用电机械及用电设备临时切断。
2.3.5起吊定子前，在平移定子所经过的路线上，汽机房吊物孔安全围栏临时拆除，待定子吊装完毕后，再行恢复。
2.3.6行车轨道及行车桥架上，检查无杂物。
2.3.7定子吊装过程中，汽机房屋架及行车轨道上禁止一切作业。
2.3.8定子吊装区域拉设警戒线，并派专人监护，严禁无关人员随意通过或停留。
2.4机具、工器具配备，如表2.1所示。
表2.1施工中所需机具、工器具
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3.作业的流程和方法
3.1作业流程
吊装前准备→行车并车、起吊抬吊专用工具→发电机定子运至主厂房内→起吊后运输车开至厂外→向扩建端行走行车→将发电机定子旋转90°→继续起吊将发电机定子起吊超过#5汽机房运转层平台→向固定端移动行车将发电机定子平移至发电机基础台板上方→缓慢回落发电机定子→将发电机定子就位于发电机基础班（台板）上→发电机定子吊装至此完成，拆除起吊工具。
3.2施工方法步骤
3.2.1吊装前准备
(1)经行车厂家确认，两台行车并联，能够满足发电机定子吊装要求。
(2)行车并车
5号机、6号机行车，拆除两行车内侧的缓冲器、防碰撞限位装置。如图3.1所示。
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图3.1两行车并车示意图
5号机、6号机行车低速操作相向而行，当两车间距为8800mm时，两台行车停止移动，在两台行车两端的接触处上方各焊接一根槽钢并用高强螺栓连接，将两台行车连成一个整体。然后再将两台行车的操作系统按行车厂家提供的并车电气图进行电气改造以实现联动，即用一台行车的开关来控制两台行车的大车运动，并做动作试验。两行车并联方式如图3.2所示。
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图3.2两行车并联方式示意图
(3)在汽机房65米平台组装定子起吊梁，起吊9.85m“C梁”用无接头钢丝绳（圈绳φ108×5m）1对，在9.85m“C梁”下挂600t转向大钩，如图3.3所示。
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图3.3吊装梁组合示意图
(4)起升行车，将起吊定子用无接头钢丝绳（圈绳φ108×24m）1对挂在600t大钩上。
(5)定子在卸车前，进行外观检查，没问题后再起吊。
3.2.2发电机定子吊装
(1)清理汽机房⑧～⑨轴柱间的通道，将运输通道平整压实，定子运输车最大宽度为4600mm，将定子运输车缓慢倒车进入汽机房零米时靠⑨轴柱侧的间距保持400mm（⑨轴柱宽度800mm，即到⑨轴柱中心距离为800mm），当定子靠A排侧距离A排中心线2500mm（此位置起吊定子不会受到6.9米层平台阻挡）停车，如图3.4所示。
(2)同时移动两台大车，使吊定子起吊梁位于定子正上方，此时定子起吊梁靠⑧轴柱侧间距保持1500mm（⑧轴柱宽度800mm，即到⑧轴柱中心间距1900mm）。将无接头钢丝绳（圈绳φ108×24m）挂在600t大钩上，下端挂到定子吊攀上，如图3.4所示。
(3)缓慢起钩，将定子吊离运输车约100mm时，静止悬挂10分钟左右，检查有无异常现象。缓慢起吊和回钩2～3次，并检查抱闸，确认行车无异常现象后，两台行车同时向扩建端行走，待定子移出运输车范围后，运输车开走。
(4)起吊定子前，对两台行车大梁的下挠度进行测量，吊起定子静止悬挂时也要对两台行车下挠度进行测量，最后定子就位后，再次测量两台行车下挠度并核对其恢复情况。
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图3.4发电机定子卸车示意图所示
(5)在定子起吊之前在定子四角绑φ20mm麻绳，防止吊装过程旋转。
(6)运输车开走后，两台行车同时继续向扩建端行走，将定子旋转90度后，使定子纵向方向与基础纵向中心方向一致。
(7)大车将定子缓慢起吊至高出基础后停止起升，两行车均匀慢速向发电机基础平台方向行走。
(8)在发电机基础处有专人测量基础和定子的中心位置，两个中心基本重合时，缓慢回落吊钩，使定子平稳回落基础板（台板）上。
(9)待定子落稳后，将无接头钢丝绳（圈绳φ108×24m）从定子的吊点上摘除；吊装工作结束，拆除吊装梁，行车恢复正常使用状态。
4.起重计算与校核
4.1起吊钢丝绳长度校核
4.1.1钢丝绳选用(6×61+IWR)φ108×24m圈绳一对，8股起吊。
4.1.2如图4.1中所示，B、C、D、E四点为定子吊攀，吊攀宽300mm，吊装转向大钩宽200mm。BC为纵向距离，CD为横向距离，AO为钢丝绳吊点距定子吊攀垂直距离。
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图4.1起吊钢丝绳悬挂示意图
4.1.3钢丝绳单边长度AB=AC=AE=AD=
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4.1.4钢丝绳吊点距定子吊攀垂直距离
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4.2起吊9.85m“C梁”钢丝绳安全校核
4.2.1钢丝绳选用(6×61+IWR)φ108×5m圈绳1对，8股绳受力。
4.2.2根据钢丝绳厂家出具的φ108×5m圈绳的质量证明书可知，钢丝绳的公称抗拉强度为1870KN，每股钢丝绳最小破断拉力为6320KN，6320/9.8≈644.89t。
4.2.3发电机定子及起吊工具总重314.46t（定子重290t、9.85m“C梁”重13.45t、600t转向大钩重8.67t、φ108mm圈绳重2.34t）。单股钢丝绳拉力：314.46/8=39.31t，钢丝绳垂直受力无夹角。安全系数：k=S破/F，吊装发电机定子时：644.89/39.31≈16.41，满足使用要求。
4.3起吊定子钢丝绳安全系数校核
4.3.1钢丝绳选用(6×61+IWR)φ108×24m圈绳1对，8股绳受力。
4.3.2钢丝绳的公称抗拉强度为1870KN，每股钢丝绳最小破断拉力为6320KN，6320/9.8≈644.89t。
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图4.2起吊钢丝绳长度示意图
4.3.3由图4.2可知，钢丝绳与竖直方向夹角∠α=arecos（4.688÷5.665）=34.1°
4.3.4吊攀距离定子顶部距离为1900m；转向大钩至定子顶部距离为4688-1900=2788mm。不会与定子相碰，所以钢丝绳吊挂可行。
4.3.5发电机定子及钢丝绳总重292.34t。单股钢丝绳拉力：F=292.34/8/cosα≈40.6t。钢丝绳安全系数：k=S破/F=644.89/40.6t≈15.88，满足使用要求。
4.4起升高度校核
4.4.1行车大钩最大起升标高79000mm；运转层标高65000mm；定子吊攀距离定子底部2085mm；吊攀至600t吊钩垂直距离4688mm；9.85m“C梁”底端至600t大钩钩槽的高度2276mm（现场实际测量）；行车吊钩起吊9.85m“C梁”选用(6×61+IWR)φ108×5m圈绳1对，8股绳受力，垂直受力无夹角，垂直距离2500mm。
4.4.2计算得出发电机定子实际起吊高度为79000-2085-4688-2276 -2500=67451mm，起吊余量为67451-65000=2451mm。如图4.3所示。
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图4.3发电机定子吊运至65米平台后起吊余量示意图
4.5行车轮压校核
单台行车自重为107t，发电机定子及起吊工具总重为314.46t,单台行车载荷为Q=107+314.46/2=264.23t
本次吊装采用2台行车通过定子吊装专用工具抬吊发电机定子，起吊过程中载荷平均分配到2台行车，2台行车各有8只车轮，起吊时行车中心距离A排5400mm，A-C排跨距26000mm，因此2台行车均为A排侧的4只车轮载荷最大，单台行车A排侧载荷：
N行车A=Q×(26000-5400)/26000=209.35t
每只车轮承担的重量为：N车轮=N行车A/4=209.35/4=52.34t，小于行车的最大轮压55t，本次吊装行车轮压满足要求。
4.6承载吊梁
承载吊梁随设备一起供货，安全由厂家保证。
5.安全质量控制
5.1安全技术措施
5.1.1施工人员必须严格遵守《电力建设安全工作规程》（第一部分：火力发电）DL5009.1-2014的管理规定，必须严格遵守监理、业主、公司的各项安全管理规定。
5.1.2作业人员须通过各级安全培训，安全考试体检合格后上岗作业。
5.1.3定子吊装前办理安全施工作业票，施工人员必须经过交底并签字后，方可参加施工。
5.1.4施工人员要及时、合理使用安全防护用品。如有孔洞应用安全网封闭，不得擅自拆除安全网，工作需要拆除后应及时恢复。
5.1.5高空作业人员要正确规范使用双钩安全带，配带工具袋，全部工具系保险绳；传递物品时，严禁抛掷；交叉作业时，工具、材料边角余料等放置牢固、严禁上下抛掷，严禁在吊物下方接料或逗留。
5.1.6施工中及时完善各种安全设施，脚手架搭设牢固、可靠。
5.1.7涉及到电气等非本专业的施工，与相关单位协调解决，不得私自作业。
5.1.8发电机定子吊装设置警戒区域，并挂警示标识，作业期间禁止任何人员进入警示区域。
5.1.9吊装前应核查设备到货的实际重量及外形尺寸与设计相符，如有较大偏差，应重新校核吊具的强度。
5.1.10作业前认真、全面检查行车及吊具的性能，无异常现象，对起吊用钢丝绳必须经过严格的检查，无锈蚀、断股及扭曲现象，并有一定的安全系数。
5.1.11起吊作业应有专人指挥，应持证上岗，指挥要信号明确，动作规范。行车操作人员，应技术熟练并具有一定经验，了解抬吊过程，熟悉行车并联后的操作。起吊时，对各部件制动器，应有专人监视，并随时报告指挥。
5.1.12行车起吊时，指挥人员应注意周围环境，设备吊装过程中禁止与其它建筑物碰撞。
5.1.13提升过程中任何人若发现异常立即停止起吊作业，查明原因后方可继续进行。
5.1.14起吊定子过程中，严禁行车同时进行两个及以上动作。
5.1.15定子吊装作业时，下方严禁站人。
5.1.16抬吊过程中，两台行车上均应有机务、电气人员监护，并设专人在行车上部进行抱闸和卷扬机的全程监护。
5.1.17抬吊定子期间，应切断供电箱上其它用电线路，以保障行车用电，配电间应派专人值班。
5.1.18抬吊定子时，当发生停电或刹车失灵等紧急情况，行车上的监护人员应立即切断电源并立即手动制动。
5.1.19设备就位时，不要把头手等身体部位置于设备下方，以防压伤。
5.2质量保证措施
5.2.1施工准备和报审工作，编制施工方案并经审核批准。各项工作实施前进行技术交底，使施工人员明确质量要求和工艺措施、步骤，参加交底人员在交底记录上签字。
5.2.2定子吊装前，施工技术人员要再次对有关施工标准、规范、规定主要质量保证措施和质量要求进行强调，作业时严格按照施工方案、设计图纸和有关规范进行施工。
5.2.3加强原材料、半成品、设备的质量管理，不合格的材料、设备决不用于工程。
5.2.4钢丝绳应绑扎在定子外壳专用吊攀上。吊攀的固定螺丝应齐全紧固；未经批准，不得随意选择定子外壳上的其他部位绑扎钢丝绳起吊定子。
5.2.5起吊时应监视起重设备和建筑结构无异常，定子应始终保持水平。
5.2.6设备无损伤，安装位置、方向正确。
5.2.7在施工全过程采取护、包、盖、封等各种措施，加强对成品的保护。
5.2.8定子支座接触面平整光洁，无毛刺、突起。
5.2.9定子底部支承垫板支承稳定，定子保持水平状态。
5.2.10初步就位时，纵横中心线偏差＜1mm。
5.2.11发电机定子就位前、后应对基础进行沉降观测。
结语
通过起重计算与校核，此工程发电机定子吊装采用两台行车抬吊吊装法，是安全、可靠的。使用此方法进行发电机定子吊装，过程非常顺利平稳没有发生任何问题，用事实再次证明了此方法的可行性。为以后类似工程的发电机定子吊装提供了一定的借鉴意义和指导作用。
参考文献
[1]《电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组》DL5190.3—2012
[2]《电力建设施工质量验收规程第3部分：汽轮发电机组》DL/T 5210.3-2018
[3]西北电力设计院相关安装图纸
[4]哈尔滨电机厂有限公司图纸及相关技术资料
[5]河南卫华重型机械股份有限公司提供的桥吊安装图纸及技术协议
[6]郑州科润机电工程有限公司相关资料
[7]上海昊卿钢绳锁具有限公司钢丝绳锁具质量证明书
论文作者:刘岩,王海清,蒋志武,张明,刘殿金,杜宪波
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：定子论文; 发电机论文; 行车论文; 钢丝绳论文; 作业论文; 汽机论文; 两台论文; 《电力设备》2019年第20期论文;