发电机定子多种吊装方案与计算

-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75×1.1=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(y1)H1560h(h2)8820202020(h1)b549（b2）B650(b1)(a1)-2-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：φ60.5mm，L＝22m一对。φ60.5mm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：12.3×60＝738kg；自制吊装扁担：φ426×12mm，L＝10m的无缝钢管，灌满混凝土（强度等级为C30）。钢管重量计算：ρπh（R2-r2）＝7.85×3.14×10×（0.2132-0.2042）＝0.925t混凝土重量计算：ρπr2h＝2.4×3.14×0.2042×2.266＝0.711t则吊装扁担重量为：0.925+0.711＝1.636t；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+2＝178.77t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179－10.654－4.5＝163.846t，因此单台桥吊载重为163.846÷2＝81.923t＜82.5t，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174.3964/4＝43.6t，存在动载因素，按单根管承担50t计算。支撑钢管为φ219×7mm，长度L=2.5m，其惯性半径ρ＝7.5cm，则长细比λ＝L/ρ＝250/7.5＝33，查表得φ＝0.958，219×7mm钢管其截面面积A＝46.82cm2，则其压应力σ＝F/Aφ＝50000/（46.82×0.958）＝1115kg/cm2σ＜[σ]1600kg/cm2，故采用φ219×7mm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-3-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：I＝2I1+2I2；I1＝b1h13/12+a12A1；I2＝b2h23/12；b1＝80cm，h1＝1.6cm，a1＝99.2cm，A1＝b1h1＝128cm2；b2＝0.8cm，h2＝196.8cm。将上述值代入后，可求得I1＝1259629cm4，I2＝508141cm4，I＝3535540cm4。上下盖板到形心的最大距离为y＝100cm，则得出该梁的弯曲截面系数W＝I/y＝35355.4cm3。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178.77/2＝89.4t，则单侧轨道梁对1侧桥吊主梁的支反力为（86266－5327+89400）/4＝42585kg。每个桥吊主梁的重量为27975kg，桥吊跨距为28.5m，则：Mmax＝（42585×2850/2）－（27975/2）×（2850/4）＝50717175kg·cm所以σmax＝Mmax/W＝50717175/35355.4＝1434kg/cm2σmax＜[σ]＝1600kg/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F1＝174.3964/2＝87.2t，求得F＝104t，F2＝56.22t1、抗弯校核M＝F1×13.3＝87.2×103×13.3＝1159760kg·cmW＝π（D4d4）/320D＝π（42.64－40.84）/（32×42.6）＝1203cm3则σ＝M/W＝1159760/1203＝964kg/cm2＜[σ]＝1600kg/cm22、抗压稳定性校核扁担两端受力为F2＝56.22t，相当于自由杆件。φ426×9mm的无缝钢管横截面面积S＝117.9cm2，惯性半径ρ＝14.74cm，则长细比值λ＝1/ρ＝（830+13.3×2）/14.74＝58.1查钢材折减系数表得φ＝0.842，则扁担压应力为：σ＝F2/Sφ=56220/（117.9×0.842）＝566.3kg/cm＜[σ]＝1400kg/cm2因此，扁担强度足够。-4-3、钢丝绳强度校核静子吊装钢丝绳φ60.5mmL＝22m一对，8股，静子重174.3964t，求得F＝104t，φ60.55mm钢丝绳破断拉力190000kg，则安全系数K＝190000/（104000÷4）＝7.33＞7安全可用。140t滑轮组与扁担连接钢丝绳φ39mmL=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，φ39mm钢丝绳破断拉力78700kg，则安全系数：K＝78700/（177044.4÷20）＝8.89＞7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φ219×10mm的无缝钢管（L＝1000mm），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：S＝QEn-1（E-1）/（En－1）＝（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：S＝QEn-1（E-1）/（En－1）＝（89.75/2）1.046-1（1.04-1）/（1.046-1）＝8.58t因为8.58t＜9.27t，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φ219×10mm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8.58×2＝17.16t，钢管受力按17.16t算，-5-B排则：M＝PL/4=17160×16/4=68640kg·cmW管＝（D4-d4）/32D＝π（21.94-19.94）/（32×21.9）＝328.2cm3σ＝M/W=68640/328.2=209.1kg/cm2＜[σ]=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+27t＝122t。桥吊小车桥吊大梁吊车梁长28.5mA14.25m排57.6tP19.9m122tP×28.5＝57.6×14.25+122×19.9P＝114t桥吊单侧共4个轮，最大单轮压力Pd＝114/4＝28.5t吊车行走台车桥吊轨道土建梁7.4米7.4米116.5mP1P2P2P111.65米桥吊土建梁支墩P2×11.65＝P1×7.4-6-P2＝（Pd×4）×7.4/11.65＝72.4t桥吊轨道土建梁12米重5.7t，所以支墩处受力P＝P2×2+5.7＝72.4×2+5.7＝150.5t（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+27t＝122t。P×28.5＝57.6×14.25+122×16.2P＝98.1t桥吊单侧共4个轮，最大单轮压力Pd＝98.14/4＝24.5tP2×11.65＝P1×7.4P2＝（Pd×4）×7.4/11.65＝（24.5×4）×7.4/11.65＝62.3t桥吊轨道土建梁12米重5.7t，所以支墩处受力P＝P2×2+5.7＝62.3×2+5.7＝130.3t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：1200086004400440085085085085085085085085021502150-7-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27222×6＝163332kg，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50×1.1=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Φ526×37+1钢丝绳，安全系数K6~8，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=55×1.0410-1×（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