超负荷整体吊装汽轮机本体

李宗哲

【摘要】利用32t桥式起重机，安全可靠整体吊装1.5倍最大额定起重量的汽轮机本体。

【关键词】超负荷，整体吊装，汽輪机本体

1工程概况：

宁夏某化工企业改扩建工程欲安装一台25MW发电机组，其汽机设备由德国SIEMENS公司供货，根据安装和工期要求，汽轮机本体须整体吊装，可施工现场提供的桥式起重机具最大起重量不能满足整体吊装的要求，经现场测量和对桥式起重机计算校核，决定采用改造并加固桥式起重机的方案，超负荷整体吊装汽轮机本体。

2基本参数：

2.1.桥式起重机；型号：32t/5t-22.5m吊钩桥式起重机。主钩最大额定起重量：32t。最大轮压：大车：278kN；小车：108.18kN。

2.2.汽轮机；外形几何尺寸（长×宽×高）：5850×3600×4300mm。吊装体净重：48 000.0kg。

3施工过程：

3.1.准备工作：按桥式起重机最大承载48t进行整机各部分、行车梁及厂房柱牛腿处强度校核。桥式起重机的改装加固工作，考虑到小车车轮轮压不足，通过增加小车支承车轮的方法，使小车车轮由原来的4个增加到8个。钢丝绳跑头出力不足的改装方法：抽出原车主钩钢丝绳（总长160m）。在小车主钩定滑轮两侧加挂2片20t单轮滑车（使主钩定滑轮由原来的3片增加到5片），吊挂滑车钢丝绳2根，长4.5m，直径不小于φ32.5mm。重新穿绕主钩钢丝绳（用KOBE7150履带式起重机的100t吊钩替代桥式起重机的32t吊钩），此时，钢丝绳由原车设计8分支变为12分支。改装后的桥式起重机进行负荷试验，当试验合格后，方可进行汽轮机的整体吊装，合格条件：①桥机大梁不应有永久变形，②卸载后，大梁的实际上拱值应为0.7L/1000，即15.75mm，③负载时，大梁的跨中下挠值不大于L/800，即28.125mm，④桥机钢结构部分不得有裂纹、连接松动或损坏等。

3.2.汽轮机吊装：改装后的桥机停于距厂房⑩轴6m处，此时汽轮机已倒运至厂房内并在吊装位置。选用￠36.5mm的钢丝绳2对，其中一对长22m。另一对长12m，另配2个20t倒链做副吊点（调平），分6点绑挂汽轮机体。绑挂吊重物钢丝绳受力后，吊钩钩头上顶面与汽轮机下底面间的垂直距离不大于6m，以防止起吊高度不够。平稳起落大钩3次，试主钩制动器是否灵敏可靠。起升主钩至汽轮机底部通过8m平台，然后停止。开动大车至汽轮机横向就位轴线处，起升主钩并走小车至汽轮机就位位置。

3.3缓缓放落主钩，使汽轮机落于台板上，精确找正汽轮机。

4相关计算：

4.1改装主钩后钢丝绳绳长计算：

根据图纸，桥机原主钩钢丝绳型号为：20ZB6×19+NF1670ZS，钢丝绳长度为160m，可起升高度16m（净空高度），现选择起吊钢丝绳高度为3m，吊钩高度1m，定滑轮组标高按16m计，则现滑轮组间距离为12m，按12分支计算，其间用绳量为12×12=144m，加上卷筒留绳数（不少于3圈）留绳长度2×3×3.14×0.65=12.246m；故现所需钢丝绳长度为144+12.246=156.246m；这个值小于原车钢丝绳总长，所以，原车钢丝绳可以不换。

4.2主钩电动机功率校核：

4.2.1主钩电动机输出功率：

Me=9550× =9550× =767.4（N·m）

式中： N25：电动机在Jc=25%的额定功率，N25=45kw；

n25：电动机在Jc=25%的额定功率， n25=560r/min；

4.2.2减速器输出功率：

M=Me×η×n=767.4×0.95×40.17=29285.1（N·m）

式中： Me：电动机输出扭矩；η： 减速器的传递效率，取η=0.95；

n： 减速器的速比，n=40.17；

4.2.3卷筒侧双绳拉力：

= =90108.0（N）

则卷筒侧双绳拉力：P= P/2=90108.0/2=4.505（t）

4.2.4滑轮组传递效率：

式中： η组：滑轮组传递效率； η：减速器传递效率，取η=0.96；m：滑轮组倍率；

当m=6时：η组6=（1-0.966）/6×（1-0.96）=0.905

当m=4时：η组4=（1-0.964）/6×（1-0.96）=0.942

4.2.5 6组滑轮组下可吊挂重量：

G=m·P·η组6=6×90108.1×0.905=49.93（t）

4.2.6 改装前桥机吊重32t时，主钩卷扬机单跑头拉力：

P2=2P=G1/m4η组4 =32×1.1/4×0.942=9.34（t）

式中： G1：桥机动载试验载荷，在此为32×1.1（ t）

4.2.7 改装后桥机起吊48T负荷时主钩卷扬机单跑头拉力：

P3=2P换=G2/M6η组6=48/6×0.905=8.84（t）

经计算可以得出：P3

故：经过改装后的主钩卷筒钢丝绳能满足吊装48t负荷的要求；

4.3桥式起重机大梁弯矩计算：不计大梁自重和小车重，作出弯矩图：

当P=32×1.25=40t时： 当P=48t时：

由此可得：M1=225（t·m） 由此可得： M2=211.2（t·m）

因为：M2

4.4桥式起重机大梁的强度校核：

4.4.1取研究对象，作出大梁的受力图：

4.4.2弯矩计算： M=Mp+Mq

因为：P=Q1+ Q2

其中： Q1=1.1×48=52.8T（取动载系数为1.1）；

Q2= Q小车 +Q钩 +Q吊具 =10.4+1.35+0.7=12.45（t）

所以：P=52.8+12.45=65.25（t）

而MP=PLAOLOB/LAB

所以： MP=65.25×6×16.5/22.5=287.1（t·m）

而Mq= 30×6/2-（82×30/22.5）/2=35.3（t·m）

故M=MP+Mq=287.1+35.3=322.4（t·m）

作大梁截面圖：

W1 =b1 h21 /6- b2 h22 /6

=（0.5×1.332）/6-〔（0.5-2×0.00594）（1.33-2×0.0144）2〕/6

=9.7×10-3（m3 ）

W=2W1=2×9.7×10-3=19.4×10-3（m3 ）

4.4.3弯曲应力

σ=M/W=322.4/19.4×10-3=16.62×103（t/ m2）=16.62（kg/ mm2）

钢材料为A3，其破断拉力〔σ〕′=23.90 kg/ mm2

取安全系数K为1.2；

则〔σ〕=〔σ〕′/K=23.90/1.2=19.92（ Kg/ mm2）

所以σ<〔σ〕

故可得出，此梁在距⑩轴6m处承载48t是安全的；

4.4.4大梁挠度计算：

取P=1.25P′=1.25×48=60（t）

q=30/22.5=1.33（t/m）

在集中力P的作用下，大梁最大挠度发生在距A端x处；

x= = =12.5（m）

挠度f1=〔Pa（t2-a2）3/2〕/9 EIC

式中：P=60t； a=LAO=6m； t= LAB=22.5m； E=210G·N/m2

I=2×（ - ）

=2×（ - ）

=16.951×10-3（m4）

则f1= =0.0288（m）=28.8（mm）

在均布力q的作用下，在x=12.5m处

f2= =0.96（mm）

所以f=f1+f2=28.8+0.96=29.76（mm）；取〔f〕=L/750=22.5×103/750 = 30（mm）

由于f<〔f〕故桥机大梁挠度能满足48t吊装负荷。

实践效果：吊装前对桥机进行负荷试验，测得主梁挠度下降19mm， 卸载后，完全回复，未产生塑性变形。对桥机大车砼梁进行多点支撑后，效果更好。整个吊装过程中，机构运行平稳，结构安全可靠。经过计算、核算，采取相应措施，超负荷吊装也是可以安全实现的，吊装有效时间为1小时40分。

参考资料：

[1]《32/5T～31.5M吊钩桥式起重机总图》银川市起重运输机械厂。

[2]《5-50SM电动双梁桥式起重机使用说明书》银川市起重运输机械厂。

[3]《钢筋混凝土吊车梁图集》第一机械工业部洛阳设计院主编。

[4]《排架厂房吊车梁及框架梁布置图》中国五环化学工程公司。

[5]《KJ-C图》中国五环化学工程公司。

[6]《Z-1-6配筋图》中国五环化学工程公司。

[7]《钢筋混凝土结构》中国建筑工业出版社。

[8]《结构力学》高等教育出版社。

[9]《材料力学》高等教育出版社。

[10]《工程起重机械》水利电力出版社。