透平发电机运输相关设计
2014-09-21谢玉增梁洪涛付长虹刘庆河杜金程曹凤波
谢玉增，梁洪涛，付长虹，刘庆河，杜金程，曹凤波
（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）
透平发电机运输相关设计
谢玉增，梁洪涛，付长虹，刘庆河，杜金程，曹凤波
（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）
本文根据国内铁路现有适合发电机定子运输的主流车辆接口要求以及既有运输限界标准提出设计优选断面轮廓数据，作为透平发电机方案设计的参考与约束条件，达到实现铁路运输和降低运输费用的目的。
透平发电机；运输；设计
0 前言
我国地域情况复杂，大型透平发电机定子在内陆的运输是一个瓶颈问题。相对于公路运输及内河运输，铁路运输更加安全快捷且运输费用低，因此解决定子铁路运输对制造企业扩大市场范围、提高经济效益有实际意义。
伴随着单机容量的提高，透平发电机定子断面尺寸阔大，不仅运输面临超重问题，限界问题的瓶颈效应愈发严重，“减重缩径”是运输问题对发电机设计提出的新的约束条件及研究课题。断面尺寸阔大问题也造成运输车辆的设计难度以及用途专一性，且容量愈大这一情况愈明显。
凹底车及钳夹车适合于运输透平发电机定子，中国铁路从80年代初期开始运用钳夹车运输600MW汽轮发电机定子，到2010年实现1000MW汽轮发电机定子及内定子的运输，车辆性能不断完善、自重不断降低，目前已有 D38、DQ35、DQ45钳夹车，适合于运输300MW-1000 MW汽轮发电机定子，DA37 凹底车适合运输1000MW汽轮发电机内定子， D32A 、D25等凹底车适合运输自重在320t以下的透平发电机定子[1]。
依据定子重量所处范围，根据现有车辆接口特征及运输限界要求提出优选断面轮廓数据，作为定子设计的参考与约束条件，可以避免设计方案因运输问题而反复，从而达到节约运输费用、避免额外支出的目的。
1 自重在250t以下定子推荐方案
由于重量在250t以下且限界超限不严重的长大货物装载车辆可以正常编组运输，运输费用低廉，所以这些定子的设计应注意控制横断面尺寸形状，最大宽度和高度应控制在3800 mm左右，且形成上下收缩的形状，如图1所示。采用D2A、D2G、D25等凹底车运输，需要注意的是不要超出车辆承载面的长度限制，并注意集载长度与重量关系，如表1、表2所示。
表1 D2A型凹底车集载长度与重量关系表
表2 D2G型凹底车集载长度与重量关系表
2 自重不超过320t定子推荐方案
自重在 320t以下的空冷型发电机定子可以采用D32A凹底车运输，集载长度与重量关系如表3所示，断面形状尺寸不应超过图2所示推荐尺寸。
定子需要按照TB/T3304-2000 《铁路货物装载加固规则》执行装载加固。其中货物重心横向偏移车体纵向中心线不大于 30mm，纵向偏移车体横向中心线不大于100mm，装载加固材料所需的重量需要预留。
图1 重量250t以下定子推荐横断面尺寸形状
图2 重量320t以下定子推荐横断面尺寸形状
表3 D32A型凹底车集载长度与重量关系表
3 水氢冷600MW级定子推荐方案
对于 600MW 水氢冷发电机定子，由于断面尺寸较大，如采用 D32A凹底车运输，由于车辆承载地板高度尺寸限制，会使重车顶部超限情况加剧，部分隧道及电气化区段通行受到限制，一般推荐采用钳夹车运输，目前国内有D38和DQ35钳夹车。
国内 600MW 汽轮发电机定子基本断面形式为圆筒形附加冷却器罩连接座、出线罩连接座，圆筒直径4000mm，最大宽度4000mm，高度4277mm，顶部宽度2450mm，如图3所示轮廓线。
图3 国内600MW定子基本断面轮廓线
采用DQ35或D38钳夹车，必须开行专列运输，根据以往运输经验，更改设计时应适当缩减断面尺寸，降低超限程度，缓解部分山区隧道的通过难度，对于全新设计，建议按图4进行设计。
采用钳夹车运输发电机定子必须采用与之相适应的运输工具，发电机定子也必须能够承受装载附加应力，发电机定子必须有与运输工具相适应的连接接口，首次运输要经过试验鉴定。运输工具有挂货钩及运输端盖两种形式，应尽可能运用已有的运输工具，如果必须采用新设计的运输工具，与车辆的关键接口参数要与现有车辆匹配。
DQ35和D38钳夹车的钳夹宽度为2028mm，钳夹高度为3290mm，销孔及顶柱的直径都是300mm。包括运输工具的重量在内，DQ35钳夹车的承载重量为350t，D38钳夹车的承载重量为380t。
4 水氢冷1000MW级定子推荐方案
DQ45型钳夹车是专门为国内1000MW整体定子运输而开发制造的，由于超重等级限制，只能承载410t，同样要注意该承载重量也包括运输工具在内。DQ45型钳夹车的重车长联挂总长度达到65186 mm，小曲线通过的侧移偏差量较D38和DQ35钳夹车有明显提高，必须缩减定子断面宽度以保证通过性能，哈电的1000MW整体定子在机座承载结构及通风结构上有所创新[2]，获得了多项国家专利，定子外廓最大宽度3830mm，高度3900mm，顶部宽度2450mm，较600MW定子有明显的缩减，如图4所示。
DQ45型钳夹车的钳夹参数不同于 DQ35和 D38钳夹车，其钳夹宽度为2000mm，钳夹高度为3150mm，销孔及顶柱的轴向距离也不相同，造成在使用上与DQ35和D38钳夹车没有互换性的特点，新设计运输工具必须注意这些差异。
图4 1000MW整体定子基本断面轮廓线
5 水氢冷1000MW级内定子推荐方案
DA37 凹底车是专门为国内1000MW内定子运输而开发制造的，是目前国内承载重量最大的凹底车，为降低装载高度，该车的地板为圆弧面，只能运输圆柱形状货物。车体圆弧半径为 1850mm。该车承载方式为四点支承，支承点相对车体横向中心线对称，分别为2100mm－1830mm－1830mm－2100mm，如图5所示。要求内定子包括运输防护及装载加固材料总重不能超过370t，推荐断面直径3600 mm，最大直径3800 mm，最大长度11500 mm。装载时若制作支承梁，支承梁隔板须与车体支承点处尺寸 740mm隔板中的两块相对应。如采用双支承结构，只能采用外侧两点。
装载加固应按照《铁路货物装载加固规则》执行，满载时，货物重心在横向及纵向均不得偏心；未满载时，视具体情况，货物重心横向与车体纵向中心不得大于 20mm，纵向偏心时，半节车所承受的货物重量不得超过185t。
图5 DA37 凹底车承载面承载结构
6 结论
定子运输问题是透平发电机大容量化设计的瓶颈问题之一，但往往被认为是与发电机设计无关的问题，并未得到广泛重视；解决运输问题要依赖于发电机定子以及总体结构的适应性设计变动，甚至要颠覆一些传统的设计结构，这些变更方案应在初步设计过程予以权衡才能够妥善解决。本文基于以往运输相关科研及设计研究归纳了基本设计方法与数据，经实践验证是行之有效的。
[1] 梁洪涛. 1000MW 级汽轮发电机定子铁路整体运输方案研究[J]. 大电机技术, 2008, (3).
[2] 谢玉增. 1000MW 级汽轮发电机定子铁路运输研究总结[J]. 大电机技术, 2013, (1).
[3] 梁洪涛, 等. 1000MW汽轮发电机设计改进[J]. 大电机技术, 2013, (4).
[4] 田葆栓, 等. 中国铁路长大货物车使用手册[M].中国铁道出版社, 2005.
审稿人:沈梁伟
Design about Turbine Generator Transportation
XIE Yuzeng , LIANG Hongtao , FU Changhong , LIU Qinghe, DU Jincheng, CAO Fengbo
(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)
This paper presents preferred dimensions for the design of stator cross section in accordance with interface of mainstream railway transport vehicles and railway clearance standards which can be used as reference and constraint in the design of turbine generator so as to realize the scheme of railway transportation and the purpose of transport cost reduction.
turbine generator ; transportation; design
TM311
A
1000-3983(2014)03-0016-03
2013-09-05
谢玉增（1956-），1982年毕业于沈阳工业大学机械制造专业，现主要从事汽轮发电机设计及设计管理工作，高级工程师。
