新型发电机定子吊装工艺设计及应用

吕从军，吴英昌

(中国能源建设集团江苏省电力建设第一工程有限公司，江苏 南京 210028)

随着我国国民经济的快速发展，电力需求越来越多，与之相适应的大型电站工程建设得到飞速发展，单机装机容量越来越大，发电机组的单机容量由20世纪末的135MW、300MW，发展到如今的660MW、1 000MW、1 100MW等，发电机定子的质量也由200多t增加到400多t。发电机定子吊装历来为电站建设施工的重点和难点，关系到整个工程建设的成败。不同的工程施工条件，定子的吊装工艺也各不相同。本文通过对中国能源建设集团江苏省电力建设第一工程有限公司研制的两种门架吊装工艺与多种传统吊装工艺进行比较，着重介绍了该公司自行研制的装置在特殊和复杂施工条件下的优势，为同类型工程施工提供参考。

1 发电机定子传统吊装工艺介绍

1.1 厂房内行车吊装工艺

该吊装工艺主要适用于厂房内行车或者行车大梁的吊装能力(一般为双机抬吊[1])能够满足发电机定子吊装要求的场合，优点是过程简单、工期短。由于起升机构一般为同类型的卷扬机(行车自带)或液压提升装置[2](临时增加)，在吊装同步性及稳定性方面有着先天优势，因此安全性较高。经济性方面，施工方需增加配置抬吊的吊钩梁及吊钩的成本；建设方需增加大吨位行车的购置、安装及厂房结构配置的成本。此工艺为行业内采用较多的主流工艺。

该吊装工艺示意图如图1所示，将2台行车刚性联接，2台行车各增加1台小车，4只吊钩起吊2根扁担梁，2根扁担梁再抬1根吊钩梁(梁下部挂吊钩)，吊钩梁挂专用吊具及钢丝绳[3]起吊定子吊装就位。

图1 双行车四点抬吊定子工艺图

1.2 行车与履带式起重机抬吊工艺

该吊装工艺是在厂房行车起吊能力不足且定子就位位置正好靠近厂房端部的情况下，利用履带式起重机与行车双机抬吊定子就位。由于行车与履带式起重机的提升速率不同，吊装的同步性不好，过程中需要不断调整，因此对吊机操作人员和指挥人员的要求较高，吊装过程中人为因素风险较高[4]。经济性方面，施工方需增加配置相应吨位的履带式起重机和起吊横梁的成本。

该工艺一般适用于吊装时移动距离不大的小型定子设备的吊装。行车和履带式起重机通过扁担(平衡梁)合理分配起重量，扁担下吊挂定子吊装就位。此工艺较少使用。行车与履带式起重机吊装定子工艺示意图如图2所示。

图2 行车与履带式起重机抬吊定子工艺图

1.3 大型履带式起重机吊装工艺

该吊装工艺是在设备提前到货、设备安装基础已经施工完毕、厂房结构施工不影响大型起重机械作业的情况下，利用大型履带式起重机直接单机吊装定子就位。工艺过程简单、工期短、安全性高。经济性方面，施工方需配置相应吊装能力的大型履带式起重机及增加吊装场地的处理成本。大型履带式起重机吊装定子现场如图3所示。

2 自主研发专用吊装架吊装定子工艺介绍

2.1 350t专用吊装龙门架吊装定子

中国能源建设集团江苏省电力建设第一工程有限公司为满足600MW机组定子吊装需要研发了350t专用吊装龙门架，该装置为门架型结构，由起吊主梁、刚性腿、柔性腿、地梁、20t卷扬机(2台)、4×120t重物移运器(小跑车)、30t液压推进器(2台)等组成，在厂房内横跨发电机安装基础，主梁跨度为17.05m，总长度为19.25m，主梁高为21.05m，有效起吊高度为18m。钢性腿为两段式，可以直接支撑在发电机基础平台上，也可以将刚性腿接长，跨过发电机基础支撑在地面[5]。总设计图如图4所示。

图3 履带式起重机直接起吊定子

图4 自主设计的350t龙门架总结构图

工程实例：某燃气机组工程的发电机定子外形尺寸为10 520mm×4 800mm×4 300mm，质量为278t，由400t液压平板车从电厂码头运至厂房内起吊点，然后采用自主研发的350t专用吊装龙门架进行吊装作业。吊装工艺步骤如下：

1)根据定子就位位置，确定350t专用提升装置的安装位置。其刚性腿和挠性腿下的基础必须坚实平整，保证刚性腿侧基础标高为+13.55m，挠性腿侧基础标高为+7.10m，地面耐压力不得小于2×105N/m2。

2)标明定子在就位平台上的纵向中心线和横向中心线，并把横向中心线延伸到安装地梁的位置(吊装发电机定子时分别延伸到+18.10m和+7.10m层刚性腿和挠性腿处)。

3)安装350t专用吊装龙门架，刚性腿安装在汽轮机的基础平台上，挠性腿安装在地面，保证两腿的垂直度偏差小于1/750。20t卷扬机布置在门架两侧，通过滑轮组穿过平移小车起吊提升扁担。

4)定子通过平板车运输至龙门架下方，通过扁担挂钩起吊至定子下平面,超过汽轮机基础平台20cm，用推进器推动小车平移至定子安装位置，松钩就位。

350t龙门架吊装定子工艺示意图如图5所示。

图5 350t龙门架吊装定子工艺图

350t专用吊装龙门架吊装定子工艺已成功应用于多个电站项目的发电机定子吊装。该工艺技术成熟、安全可靠，可为建设方降低购置行车的成本，但厂房内部分结构需缓建，工期安排需合理。350t龙门架吊装定子实景如图6 所示。

图6 350t龙门架吊装定子实景

2.2 500t液压提升架[6]吊装定子

为满足某燃机工程定子吊装需要，中国能源建设集团江苏省电力建设第一工程有限公司自行研制出一套500t级液压提升架装置，该装置主体框架由固定顶梁、承载柱、承载底梁和拉杆支撑组成，采用高强螺栓联接，整体为四腿门架式结构。活动顶梁和千斤顶搁置框架布置在主体框架之上，并可在2个维度上移动，以便实现吊点间距的自由调整；起升机构由4台GYT-200C(200t)液压提升装置组成，布置在千斤顶搁置框内；大跑行走机构采用16只行车专用大跑轮，并配合液压推进器在重型钢轨上行走。提升架设计总图如图7所示。

1—千斤顶及搁置框;2—活动顶梁;3—固定顶梁;

工程实例：某燃机热电联产工程燃机发电机定子外形尺寸为9 612mm×4 356mm×4 249mm，最大运输安装质量(包括运输盖板)为213t；定子布置于燃机房+2.933m基础上，燃机发电机组中心线标高为+4.000m。

由于厂房内仅布置1台130t级桥式起重机，其起重能力远远不能满足发电机定子整体吊装需求；另外受到厂房屋顶已封闭及高度和复杂地形条件的限制，大型吊机及起吊设备不能进入作业。为此专门研发了500t液压提升架，用于该项目发电机定子的吊装。

吊装工艺流程为：确定设备卸车位置→轨道铺设→提升架拼装→液压提升装置安装调试→吊装前试运行检查→设备挂钩检查→设备卸车→设备提升至适当高度→提升架(含设备)平移→设备就位。吊装工艺示意图如图8所示，吊装现场实景如图9所示。

500t液压提升架吊装定子工艺已成功应用于多个发电机组的发电机定子吊装。该工艺提供了一种在紧凑型厂房的有限空间内吊装发电机定子就位的方法，技术成熟，安全可靠，可为建设方降低建设成本，为施工方解决问题。

图8 500t液压提升架吊装工艺图

图9 500t液压提升架吊装定子实景

3 液压门式起重机吊装定子

新型吊装设备——液压门式起重机由 4 个液压提升单元、导轨、横梁、吊钩和无线控制器组成，与传统的履带吊相比成本低、占地空间小、便于运输、控制精准度高，可用于一些履带吊无法操作的环境下的大件吊装，譬如空间狭小地方大件设备的吊装、搬移、举升等。 其技术特点：无线控制(无操作死角)，可折叠运输、带自行走功能，起重能力大等。液压门式起重机设计图如图10所示。

工程实例：某燃机发电机由哈尔滨电气股份有限公司提供，为QFN-353-2型全氢冷发电机，其定子质量为261.163t，外形尺寸为8 950mm×4 780mm×4 200mm，安装于1#机组和3#机组的4.5m高的燃机发电机基础上。

图10 液压门式起重机设计图

施工方案为：利用液压千斤顶卸车，然后利用预先安装的推移走道推移至燃机基础后面，最后利用液压门式起重机吊装就位。吊装现场实景如图11所示。

该液压门式起重机技术先进、安全可靠，吊装过程简单，但设备购置或租赁费用较高。

4 结束语

发电机定子是发电机组的核心设备，也是质量较大的大件设备之一，其吊装就位历来是工程建设中的关键工序。

图11 液压龙门架吊装定子现场

发电机定子吊装工艺在火电厂大型设备吊装工艺中属于较为复杂的工艺，受施工环境的影响较多，吊装方法也灵活多变。吊装工艺的最终方案要根据项目具体的环境和条件决定。