发电机定子多种吊装方案与计算.doc

1、- 1 -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

2、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(y1) H1560h(2)8 820 202020(h1)b549 （ b2）B650(b) (a1)- 2 -（二）有关数据及计算发电机定子净重：174396.4kg

3、；（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（R 2-r2）7.853.1410（0.213 2-0.2042）0.925t混凝土重量计算：r 2h2.43.140.204 22.2660.711t则吊装扁担重量为：0.925+0.7111.636t；14

4、0t 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

5、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 A46.82cm 2，则其压应力F/A50000/（46.820.958）1115kg/cm 21600kg/cm 2，故采用 2197mm 钢管作为支撑安全。（四）桥吊主梁抗弯强度校核- 3 -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

6、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：I2I 1+2I2； I 1b 1h13/12+a12A1； I 2b 2h23/12；b180cm，h 11.6cm，a 199.2cm，A 1b 1h1128cm 2； b20.8cm，h 2196.8cm。将上述值代入后，可求得I11259629cm 4，I 2508141cm 4，I3535540cm 4。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/y35355.4cm 3。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

7、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/cm 2max1600kg/cm 2（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 F1174.39

8、64/287.2t，求得F104t，F256.22t1、抗弯校核MF113.387.210 313.31159760kgcmW（D 4d4）/320D（42.6 440.8 4）/（3242.6）1203cm 3则 M/W1159760/1203964kg/cm 21600kg/cm 22、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 S117.9cm 2，惯性半径 14.74cm，- 4 -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

9、）566.3kg/cm1400kg/cm 2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

10、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：SQE n-1（E-1）/（E n1）（82.5/2）1.04 5-1（1.04-1）/（1.04 5-1）9.27t改

11、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：SQE n-1（E-1）/（E n1）（89.75/2）1.04 6-1（1.04-1）/（1.04 6-1）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。- 5 -B排（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

12、力按17.16t 算，则：MPL/4=1716016/4=68640kgcmW 管 （D 4-d4）/32D（21.9 4-19.94）/（3221.9）328.2cm 3M/W=68640/328.2=209.1kg/cm 2=1600kg/cm 2二、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。

13、桥吊小车 桥吊大梁吊车梁长28.5mA 14.25m排 57.6t P 19.9m 122tP28.557.614.25+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- 6 -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

14、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

15、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：120008600- 7 -4400 4400850 850 850 850 850 850 850 8502150 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

16、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

17、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。- 8 -（1）原吊车主钩钢丝绳牵引力：S=Q.E n-1.E-1 /En -1S1=551.0410-1（1.04-1）/1.04 10-1=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）/1.0

18、4 14-1=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=1/126

19、523+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=26.1310 6/25767.5=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+223

20、4121=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；- 9 -主梁最大弯曲应力 =M/W=1014 kg/cm 21600kg/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

21、，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

22、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/

23、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。- 10 -A向 视 图在汽机房卸车时，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，即挠度值是否超过 L/750。利用两台行车抬吊就位，起吊时制作了一根专用抬吊梁，两车抬吊，总起吊重量 470t，两台吊车按要求进行电气联锁，从而保证动作协调一致。抬吊梁必须经过技术计算，根据两台吊车抬吊力点，确定绑绳位置，承力点的力的分析和计算；抬吊梁的结构设计；强度刚度计算；吊钩选型及计算；卡扣强度校核、抬吊时主厂房的轨道梁的弯矩校核，及牛腿剪力校核，均不能缺少。第五种方案：液压顶升如果桥式起重机主梁强度刚度不满足定子吊装要求，例如：定子重 445t，桥式吊车为 240t 一台，则用自制箱型梁和水平移动机构、及 4 台液压提升装置，进行提升就位。1、确定自制箱型梁结构及截面尺寸（详见下图）跨距同桥吊跨距相同 40.5m，自制箱型梁一套及行走机构 79t，计两根总重