超重汽轮发电机吊运方案的设计及实施

解军鹏，王晓亮，李国鹏，刘祥青

(山东齐鲁电机制造有限公司， 山东济南 250100)

超重汽轮发电机吊运方案的设计及实施

解军鹏，王晓亮，李国鹏，刘祥青

(山东齐鲁电机制造有限公司， 山东济南 250100)

介绍了在单台行车额定载重不能满足吊运条件时，通过建立数学模型和力学计算，确定方案参数，利用两台行车和专用工装设备解决超重汽轮发电机的吊运问题。介绍了计算公式、计算实例、吊运方案及实施情况。实践证明，该方案行之有效，具有明显的应用价值和经济效益。

汽轮发电机；吊运；数学模型

0 引言

我公司的30 MW级空内冷汽轮发电机是国内单机容量最大的空内冷汽轮发电机，整机质量为290 t。运输支架等部件装配后，重达300 t。但公司总装车间两台行车为上下层布置，额定载重分别为260 t和100 t。我们考虑在现有的行车条件下，如何使用两台行车，共同完成300 t工件的吊运任务。

1 工艺难点分析及方案确定

1.1 采用横担作为中间过渡装备进行吊运

两台行车联合进行吊运，如何连接工件呢？若是直接连接，一是行车不易操作，而且不易同步，稍有偏差，就可导致某个行车超载从而发生重大质量及安全事故。所以，我们决定采用专门的吊装横担作为中间过渡连接装备。横担额载400 t，自身重20 t。横担上面两个挂钩分别连接两台行车，下面的挂钩连接工件。

横担示意图如图1所示。

(1)

式中：F1、F2分别为T260和T100行车的承重，单位为t；m、n分别为T260和T100行车到挂钩的距离，单位为m。

图1 横担示意图

图2 力学分析

并满足以下条件：

m+n=L(L为横担AB两点固定长度8 m)

M1≤m≤M2(M1、M2分别为横担A挂钩可调的最小、最大值)

N1≤n≤N2(N1、N2分别为横担B挂钩可调的最小、最大值)

通过解方程组，确定最佳方案为：

T100行车理论承重90 t，连接档A点距下挂钩5.75 m。

T260行车理论承重230 t，连接档B点距下挂钩2.25 m。

T100行车承重为额载的90%，T260行车承重为额载的88.5%。

1.2 吊运绳圈的承重计算

吊运所使用的绳圈共4根，分别连接工件的吊攀与横担的挂钩。绳圈在吊运过程中的稳态为空间的三维形态，其受力不能只考虑定子重量，还要考虑绳长。若绳圈太长，会使定子抬高不到运输要求的高度，从而影响运输。若绳圈太短，肯定会出现沿绳圈的切向分力大于重力的情况，导致绳圈受力超出额定载重。

我公司有4根12 m的绳圈，使用它们进行吊装能够满足厂房的空间要求。但是绳圈额定载重100 t的条件未必能够满足承重要求。因此在实施方案前，进行了大量的计算，来验证其可行性。

首先，建立数学模型如图3所示。

图3 数学模型

其中，m为工件两吊攀的轴向间距；n为两工件吊攀的径向间距；a为吊钩宽度；x、y为半绳圈空间位置及长度表示。

α为两绳圈y线轴向夹角；β为两绳圈y线经向夹角；γ为绳圈x线与铅垂线的夹角。

根据数学模型建立几何方程组为：

(2)

根据绳圈x、y节点处的力学矢量图，建立力学方程组为：

(3)

解以上两个方程组，得出如下几个理论参考数据：端面看两绳圈夹角β为65.85°，侧面看两绳圈夹角α为70.85°。一条绳圈所受工件垂直拉力为75 t，所受最大拉力为89.3 t，能够满足额定载重100 t的条件。

具体连接方式的实物照片如图4所示。

图4 实物照片

1.3 两行车操作方案的制定

两台行车同时起吊，T100行车承重并维持90 t， T260行车承重刚超过230 t时，发电机就可吊起。T260行车保持此起吊状态即可。然后两行车务必须一起听从地面指挥，点动操作，达到行动统一，步调一致。从而完成运输任务。

2 现场实施情况

首先，设计运输路线，并且在运输路线两边做好警示标志。其次，参与方案实施的工作人员务必做好防护措施，听从指挥。第三，终点位置做好清洁工作，放好支撑块。

在实施过程中，我们粗略估计了几个绳圈的理论夹角，与方案设想的角度基本一致。而两行车所用的起吊力，也恰如我们的理论值。在各方面协调运作下，完成了吊运任务，充分证明了方案的可行性。

3 结语

目前，我公司已采用该方案完成了QFa-350-2汽轮发电机的生产及吊运。并且，从去年年初至今生产的9台QFa-350-2汽轮发电机都采用本方案完成了相应的吊装工作，无一失误。

本项目实施后，确保了我公司大容量空内冷汽轮发电机定子的生产进程。为我公司降低生产成本，提升产品技术竞争力，具有良好的经济效益。并且，为其他企业实现超重大件的吊运安装工作提供了技术经验，具有良好的社会效益。