邓章才 张 兵
（重庆电力建设总公司，重庆，400060）
【摘 要】近年来火电机组单机容量越来越大，汽轮发电机定子的吊装难度也随之增长。超超临界机组发电机定子吊装充分体现一个施工企业吊装水平和机具配备能力，通过对600MW及1000MW超超临界火电机组汽轮发电机定子吊装方案的分析研究，浅析发电机定子吊装方案的比较制定及实施，以求对今后施工提供借鉴。
【关键字】超超临界机组；发电机定子吊装；双行车抬吊
前言
近年来工业化建设和大型设备高速发展，大型吊装工程越来越多，而吊装的结构形式、吊装所使用的机具及吊装方法也趋多样化、复杂化。发电机定子吊装是火电机组中最重件吊装，其吊装方案的选择应用充分体现了一个施工企业的施工技术水平。
随着火电建设向600MW/1000MW超超临界单机特大容量机组迈进，600MW超超临界火电机组发电机定子吊装重量基本都在300t以上，而1000MW超超临界火电机组发电机定子吊装重量更是高达450t左右，加上日益缩短的施工工期，定子供货日期的不确定性等因素，对施工主标单位如何更安全、更稳定、更有效地进行发电机定子吊装工作提出更高要求。如果没有较好的吊装方案、设备及动态管理水平，是很难完成里程碑节点进度的，甚至会对整个工程工期造成不可忽视的影响。
通过国内大容量机组安装工程的实践已形成：（1）行车+劳辛格联合吊装法、（2）双行车双小车抬吊法、（3）双行车四小车抬吊法、（4）专用液压提升装置吊装法、（5）吴氏多功能吊具吊装法等五种吊装方法，其中行车+劳辛格联合吊装法、双行车四小车抬吊法应用频率较大。以下主要针对前三种以双行车抬吊为载体的吊装方法进行一些浅析。
一、行车+劳辛格联合吊装法
在以往600MW火电机组发电机定子吊装中，类似的吊装一般采用在行车上放置卷扬机作为动力源，通过在支撑梁上安装滑轮组吊装，或者在汽轮机机尾平台位置安装液压提升装置提升架吊装，近几年来随着1000MW火电机组的出现并迅速增多，发电机定子吊装重量增大到了450t左右，吊装难度大大增加，采用卷扬机做动力源吊装已不合适，在机尾平台位置安装液压提升装置提升架吊装虽然可用，但是该方案提升架基础占用厂房内设备基础，且提升架自身组装繁琐，在这种情况下，采用将液压提升装置的载体从提升架上移至汽机房内行车上，具备了安全性能好，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，电气操作面板上，系统动作工况均有显示，清晰直观，有利于工作人员正确操作和指挥，装置设有故障自动报警并自动停止运行保护，便于及时检查处理，同时系统能自动闭锁，安全可靠等优点，同时该吊装方法直接依靠行车大车行走将发电机定子吊装行走就位，不需要像提升架中采用牵引装置将发电机定子在汽轮机平台上牵引就位。在组装时，液压提升装置在地面与各分配梁装配好后用卷扬机或吊车整体吊装至行车上，既减少了高空作业，又简单易操作。以行车为液压提升装置载体，不会压制厂房框架和设备基础施工及汽机设备安装（低压缸上缸和高压缸安装除外），对整个工程工期基本没有影响，这一点对于日益缩短的工期来说十分重要。对于目前发电机定子设备供货时间的不确定性，对其供货时间要求有一定范围的灵活机动性，不会影响到整体工期。但当装置提升重物到达上极限位置附近时，由于钢索变短，刚度增大，弹性变小，对于通过载荷转换实现升降的该装置，在载荷转换时形成的冲击太大。
将液压提升装置的载体由刚性立柱提升架转移到汽机房内行车上，是针对火电机组发电机定子吊装实际情况的一种创新应用，目前我国大型的有实力的电建施工企业中，已经基本采用该种方法吊装600MW和1000MW火电机组发电机定子。
1．具体实施
将行车上原有的小跑车移到行车主梁的靠近A或B列柱端部，在发电机定子就位中心线正上方的行车主梁上附加承载梁，以此提高行车主梁的承载能力。在发电机定子就位中心线的正上方的行车主梁上各附加一套劳辛格提升系统，两套提升系统与抬吊梁连接。劳辛格提升系统在行车上布置方式为：在行车主梁上以发电机定子就位中心线为中心左右5.5m位置各布置一根支撑梁，通过拉板与下面分配梁的支撑梁连接，在分配梁上布置劳辛格提升装置。
1）液压提升装置系统设置
将行车主梁上支撑梁布置在预先确定的位置，在每根支撑梁上各设置一套32t的滑轮组，并顺序穿绕1根6×37—170kg/mm2 φ19.5mm、长度200 m钢丝绳。用两台5t卷扬机通过两套32t滑轮组将附加提升系统提升到设计的预定位置并与行车上支撑梁通过拉板、销轴锁定。锁定后将卷扬机及滑轮组拆除。行车的小跑车自由停放在行车靠近A或B列柱的端部，将辅助提升系统钢锁预紧力调整至吊装设计要求。
2）定子抬吊过程控制及定子就位
2.1）定子从汽机房进料口进入后，停靠位置应确保定子吊攀中心与发电机组纵向中心线重合，偏差不大于20mm。
2.2） 通过千斤绳将铰座与定子的吊盘可靠连接。
2.3）一切准备到位，并对行车电气和机械方面及附加提升系统进行全面检查后，由总指挥发出起升信号，将发电机定子起升离地约100mm时停止起升，然后指挥降落以观察附加提升系统的刹车是否可靠，若不可靠则由专业检修人员进行调整，直至刹车可靠为止。
再次发出起升信号，将发电机定子起升离地约100mm停止起升，再带载起升到离地500mm停止，观察其带载启动能力,同时测量行车梁的挠度值。
2.4）在发电机定子未吊装前，对进料口处A、B列柱进行垂直度测量（X、Y方向）并作好记录，吊装时再测量一次，作好记录，同时对行车桥架也进行挠度测量，数据向技术负责人汇报，并作好记录，无问题后进行吊装。
2.5）待整个起升系统运行可靠后，再发出连续起升信号将定子吊至高于运转层时停止，再指挥两台行车同时连续向定子就位方向行走至就位位置正上方。
2.6）指挥定子下降，当定子临近就位位置500mm左右时停止下降，根据定子的就位位置指挥行车行走将定子停放到就位位置，缓慢下降将定子正式就位。
2．该吊装方法实施需要确认的几个方面关键性问题
1） 确认单台行车主梁跨中的承载能力、大车轮压及大车行走电机能力是否符合要求。
1.2） 吊装全程监测大车主梁下挠度，其挠度值不大于设计值。
1.3） 用经纬仪在行车主梁上翼缘及汽机房进料口零米标定汽轮发电机组中心线的对应点。
1.4) 液压提升装置穿钢绞线前进行检修及空载试验。
1.5)钢绞线依左右捻间隔一一穿入，并对钢绞线轮流预紧调整3次，使其受力均匀。
1.6) 两行车并车，实现双车电气、机械联动。
1.7)做好整套提升系统的调试工作。
1.8)定子就位时单缸操作调平定子。
3．该吊装方法应用前景
众多的工程实践证明，液压同步提升技术在发电机定子吊装中的应用是一项具有良好应用前景的新技术。根据目前的发展情况，它将在以下两方面得到发展：
3.1) 完善液压同步提升技术本身。到目前为止，所有工程均以垂直向上的重载提升工况为主，极少带载下降、负载平移或旋转工况，发展这些作业工况，使之成为多向同步技术，则将适应更多的施工场合；此外，减少提升准备工作量，改目前的间歇提升为连续提升，则施工周期还将进一步缩短。
3.2) 拓展应用领域。除构件同步提升外，液压同步提升技术还可用于建筑施工的其他方面，如滑模施工，地下排管乃至建筑物整体平移都是有可能应用的领域；此外，还可将液压同步提升技术作为机械作业功能的一部分，用于建筑施工固定设备上。
二、双行车四小车抬吊法
在1000MW机组工程发电机定子吊装中，目前还有应用在原行车基础上另外增设两台临时小车，利用四台小车主卷作为动力源吊装发电机定子的方案。该方案对行车主梁强度和刚度要求极高，需行车主梁特别加固，同时需要单独购置两台临时小车。
1．具体实施
1.1） 吊装设备简介
以某电厂4×1000MW机组发电机定子吊装为例，发电机定子运输至主厂房检修间后，通过两台汽机房行车的4台130t小车和自行设计的吊装梁系统进行吊装，定子起吊重量443t（不包括永久端盖）。吊装用3根起重梁采用Q345的钢板制作，其中吊钩梁长度为6m，重约8t（包括与600t大沟的链接吊板、加强筋板等重量），2根扁担梁的长度为12m，重12t。吊钩梁与600t大沟通过销轴与吊耳链接，吊耳与大梁间采用焊接链接。为保证焊缝强度，焊接采用双面坡口的形式。
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吊钩梁与扁担梁采用铰接连接，在扁担梁与吊钩梁连接处及梁承力处采用凹面设计，吊钩梁在相应位置采用凸面设计。凹凸面的铰接连接形式保证扁担梁与吊钩梁受力的均匀性。
扁担梁由行车大沟上的钢丝绳直接抱捆，抱捆处采用弧形元宝座设计，钢丝绳卡于元宝座中。弧形元宝座设计可消除高速上直接抱捆时对扁担梁边缘局部集中受力，同时也起到固定吊装钢丝绳、防止钢丝绳在吊装过程中滑动的作用。
1.2）行车及吊装设备的安全性
汽机房行车大梁本身设计为235t加强型，2台行车大梁总承受能力为470t，加上新增小车重量、原有小车重量等，总重量接近大梁承重极限，安全裕度较小。
新增小车安装后和原有小车一样经过1.25倍超负荷试验，吊装时4小车采用同步联锁，自动化程度较高、同步性好、吊装平稳、安全可靠、操作维护简单。
1.3）吊装系统拆卸安全和经济性
吊机配合将2台新增小车吊装至行车大梁上指定位置，作业主要集中在吊装前小车的固定及电气联锁的调试，吊装过程中由行车操作工统一操作，吊装完毕小车割除固定后直接吊除，吊装系统拆卸较为便捷和安全，投入较低。
1.4）吊装系统适应性和通用性
新增小车在定子吊装时，可以通过变频调速来与其他行车固有小车保持同步，安装时也可以根据原有行车大梁的间距进行调整安装使用，适应各类型行车，具有通用性，且能提高安全性和经济性。
1.5）由于汽机房行车及结构本身的设计未充分考虑定子吊装的空间需要，吊物孔位置偏小，定子吊装净高度不足，无法正常吊装。考虑吊装方案时提出缓装部分厂房结构，同时对吊装用钢丝绳长度和起吊梁尺寸进行多次修改，才满足了吊装需要。为此，施工单位在今后工程施工组织设计和定子设备吊装方案编制时应充分考虑空间因素，提前确定主厂房结构缓装与否；业主和行车制造厂家在行车订货和制造时，也要考虑大型设备吊装承载要求并对行车大梁适当加固，确保吊装安全裕度。
2．该吊装方法实施需要确认的几个方面关键性问题
2.1） 确认单台行车主梁跨中的承载能力、大车轮压及大车行走电机能力是否符合要求。
2.2）吊装全程监测大车主梁下挠度，其挠度值不大于设计值。
2.3）两行车并车，实现双车电气、机械联动。
2.4）做好整套吊装系统的调试工作。
三、双行车双小车抬吊法
双行车双小车抬吊法是选择全面加固型的2台汽机房行车，直接利用2台小车垂直或降落定子，水平移动依靠行走2台大车来完成的吊装手段。双行车双小车抬吊法也是基于以前300MW/350MW机组发电机定子抬吊方案发展而来，通过两台行车大钩每台另加装2台滑车组分配重量或者直接将大钩系统改态成重型滑车组系统进行吊装。
汽机房内桥式起重机的起重能力，主要受桥式起重机桥架钢结构的承载能力、起重机的卷扬机卷扬能力和厂房行车轨道梁和支持牛腿的承载能力等方面因素限制，所以桥式起重机不能无限制地超过额定起重量起吊。
1．具体实施
以某电厂2×600MW机组发电机定子吊装为例，发电机定子运输至主厂房检修间后，通过两台汽机房行车的80t小车和自行设计的吊装梁系统进行吊装，定子起吊重量258t（不包括永久端盖）。
1.1）吊装系统改态
汽机房行车钢丝绳改穿。拆除行车主钩钢丝绳（将拆除后的钢丝绳妥善保管，防止锈蚀和机械损伤），在附加横梁的钢丝绳座位置用φ32钢丝绳悬挂两只32t滑车。钢丝绳（φ26）经过32t滑车组 → 160t滑车组 → 行车定滑轮组 → 160t滑车组。
将重新穿钩后的两台汽机房行车刚性连接，连接方式：采用型钢将两台行车的两端端梁用螺栓连接在一起，连接后应进行联动试验，并经检验合格。检查吊装扁担的部件、扁担主结构、钢丝绳座等是否完好。再将160t滑车组与扁担采用φ32的钢丝绳绑扎连接。
1.2） 发电机定子
发电机定子运到现场后，检查所有外部接口封堵情况，发现接口封堵有损坏现象应及时向上级汇报。对照制造厂图纸测量定子外部几何尺寸，应符合图纸要求。测量发电机底板螺栓孔位置应能满足就位要求,清理定子底板下部及螺栓孔。
发电机定子现场运输及停放位置确定。发电机定子顺时针进行转向即励端先进入吊物孔内，运输定子的平板车必须倒着进入汽机房内以便卸车后退出，在发电机定子装车时就应将励端朝向车尾，并确认方向无误。
预先在吊物孔内标记好发电机定子的停放位置，将平板车倒着开进汽机房吊物孔内的指定画线位置。
1.3） 吊索、吊具安装
在13.7m运转层平台上，挂好抬吊扁担及吊索吊具并将两台行车开到吊装口上方。安装抬吊扁担与大钩之间连接钢丝绳。安装大钩与发电机定子吊攀之间连接钢丝绳（φ86、26m的钢丝绳1对）。
1.4） 发电机定子转向及吊装准备
根据发电机定子停放位置将行车停放到位，然后将安装好吊索、吊具的定子吊装扁担缓缓放下，当吊装扁担下降到标高为12m时停止下降。悬挂发电机定子吊攀与450t大钩连接钢丝绳。稍稍提升发电机定子，检查吊索、吊具及汽机房行车的机械性能，确认一切正常后继续提升发电机定子，当发电机定子离开平板车100mm时，悬停10分钟检查，确认一切正常后将拖运车开走。
缓缓降下发电机定子，使发电机定子底部距汽机房0m层约 100mm，将发电机定子按顺时针方向旋转90°，将发电机定子缓缓放下（定子转向详见附录5、6）并摘钩。将行车开至#2机平台上拆除450t大钩。起吊定子前、中、后应进行大梁挠度测量。发电机定子撑脚板下部清理干净。
1.5） 发电机定子吊装就位
行车开到发电机定子上方，然后将定子吊装扁担缓缓放下，当吊装扁担下降到标高为6.6m时停止下降，悬挂发电机定子与吊装扁担连接钢丝绳。
两台行车起钩，提升发电机定子离地100mm，静止10分钟。检查起吊钢丝绳受力情况、测量行车主梁的挠度值及行车的刹车性能，确认全部正常后方可提升发电机定子，否则应停止吊装作业。当发电机定子提升到定子底部高于13.7m层平台300 mm，停止提升发电机定子，开动行车大跑向扩建端移动，当行车行驶到定子坑上方时降低定子，使定子撑脚板与台板的间距保持100mm，调整行车使定子中心与基础轴线中心吻合，缓缓落下发电机定子 。
1.6） 拆除吊装工具。
发电机定子吊装到位后首先拆除定子与扁担连接的钢丝绳，卸下定子吊装扁担，拆除滑车组及吊装钢丝绳，拆除行车上的滑车组附加横梁及两台行车之间的连接件。按照行车主钩钢丝绳穿绕图将行车主钩钢丝绳重新穿绕。
2．该吊装方法实施需要确认的几个方面关键性问题
2.1)由业主方委托设计院进主厂房行行车轨道梁和支持牛腿的加强设计，以满足两台桥吊抬吊发电机定子的承载要求。吊装前须确认设计院关于主厂房行车轨道梁及其它土建相关结构按发电机定子抬吊要求进行设计的有效正式文件。
2.2) 汽机房两台行车大梁、端梁等机构已按发电机定子吊装要求由厂家进行加固设计，吊装前须分别进行动、静负荷试验并合格。
2.3) 两台行车的大车、主升机构的同步操作已由电气专业试车完毕，并采取相关措施予以保证。
2.4) 确认发电机台板已安装完毕并验收合格。
2.5) 大型发电机的定子，在安装现场不易调头改变方向，运抵现场后卸车时应再次确认汽端、励端的方向。
2.6) 发电机定子运抵现场后，由于进行正式吊装还有一段准备时间，凡能通向发电机内部的所有孔洞，都应堵严盖牢，防止鼠害。
2.7) 定子起吊前，应根据就位的要求确定吊运的方向和路线，定子所通过的空间不得有障碍物，确保定子能安全、顺利地就位。
四、综合评价
双行车四小车抬吊法具有起重能力大、安全简捷、自动化程度高、同步性好、吊装平稳、安全可靠、操作维护简单等特点，是目前1000MW机组定子吊装使用较多的方法，不受施工单位自身机具配备的影响，是一种比较灵活的施工方法，需要对行车大梁进行加强设计。
行车上放置液压提升装置抬吊法应用于1000MW机组定子吊装是采用双行车抬吊和液压提升相结合的一种方法，及行车+劳辛格联合吊装法。这种方法被大多数施工单位所接受，是一种越来越得到广泛应用的吊装方法。
双行车双小车抬吊法是施工单位最容易接受的一种方法，但此种方法的确定取决于业主方，是业主投入费用最高的吊装方法，需要对行车进行全面加强型设计。
总之，大型火电机组发电机定子吊装方法取决于业主、定子交货时间、工程进度、施工单位机具装备等各种因素，是火电施工大件吊装中技术含量最高的工作，相信随着1000MW超超临界燃煤机组建设的不断实践，发电机定子吊装方法会更多样化、更合理、也更安全。
参考文献：
[1]《火力发电工程施工组织设计手册》华东电网有限公司，上海电力建设有限责任公司 主编，中国电力出版社，2004年3月1日出版。
[2]《大型吊装组织设计与方案实例分析》罗顶瑞，朱兆华编著，化学工业出版社，2008年1月1日出版。
[3]《起重机设计规范 GB/T 3811-2008》中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2008年发布，2009年6月1日实施。
[4]《钢结构设计规范GB 50017-2003》中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2003年4月25日发布，2003年12月1日实施。
论文作者:邓章才,张兵
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/28
标签：定子论文; 发电机论文; 行车论文; 钢丝绳论文; 汽机论文; 小车论文; 扁担论文; 《工程建设标准化》2015年11月供稿论文;