福清核電站常規島發電機定子吊裝方案

2012-03-04 12:09:28黃志江周立民付然李慶梅宣東海王志軍

電力建設 2012年5期

黃志江，周立民，付然，李慶梅，宣東海，王志軍

(中國電力技術裝備有限公司，北京市，100052)

0 引言

福清核電站常規島1號汽輪發電機組發電機定子質量為371 t，設備尺寸(長×寬×高)為10.19 m× 5.4 m×4.2 m，設4個軸式吊耳，臥式就位。廠房內的橋式起重機承載能力有限，無法用于定子吊裝就位。經比選，決定采用鋼索式液壓提升裝置［1-2］及配套吊裝構架［3］實施定子吊裝就位。鋼索式液壓提升裝置選用國內成熟的GYT-200D型系列設備，該設備由4臺額定提升力為1 960 kN的千斤頂及配套泵站組成。

1 定子吊裝過程

福清核電站常規島定子吊裝設備如圖1所示。定子吊裝就位過程如下：

(1)將液壓提升裝置安裝在吊裝構架的移動架上，將鋼絞線穿入千斤頂。鋼絞線下端與吊裝框架相連。用鋼絲繩將定子掛在吊裝框架上。

(2)啟動液壓提升裝置，將定子提升至指定高度。

(3)啟動液壓頂推裝置，推動吊裝構架的移動架沿固定架的軌道梁移動到指定位置。

(4)再次啟動液壓提升裝置，降落定子就位。

圖1 福清核電站定子吊裝設備Fig.1 Hoisting device of generator stator in Fuqing nuclear power plant

2 專用吊裝構架設計

為了滿足福清核電站定子吊裝要求，吊裝架須具備足夠的安全系數，其額定載荷設計為4 900 kN。

吊裝構架由移動架、固定架和柱腳箱組成。固定架為被吊物及其就位平臺提供了合理、堅固的結構連接，也為移動架提供了移動平臺和穩固的支撐。移動架位于固定架之上，用于實現定子的移動。

吊裝架構的橫向跨度為15.05 m。由于廠房平臺梁承載能力有限，所以在平臺支柱上設計支座，將固定架軌道梁固定在支座上，以使平臺梁不受力。根據平臺支柱位置，確定吊裝構架縱向跨度，共5跨，跨度分別為12.3 m(位于平臺外)、5 m、5 m、5 m和12 m。

平臺外，固定架支柱安裝區域不能制作混凝土基礎，地面承載力僅為0.196 MPa，不能承受彎矩。固定架支柱設計為桁架柱，避免對地基產生彎矩。設計柱腳箱用于安裝桁架柱，增大受力面積、分散壓力，以滿足承載力要求。

2.2 吊裝構架吊裝時的受力分析

吊裝時，吊裝構架的載荷主要包括自重力、起升重力、設備重力等。移動架整體移動時，移動架底部還承受水平推力作用。液壓提升裝置的提升速度平穩、沖擊較小，取起升沖擊系數為1.0［4］，起升動載系數為1.1［5］，考慮到4點提升時會出現不同步現象，取載荷不均勻系數為1.3。額定吊裝質量為500 t，鋼索式液壓提升設備等總質量為50 t。

吊裝構架上單臺液壓千斤頂作用處的載荷P1、P2、P3、P4分別為

潰壩應急管理是風險管理的一種，有別于人們所習慣的常規管理。潰壩成因往往比較復雜，可以說沒有一個完全相同的潰壩模式，而且潰決過程發展迅猛，所以要求人們對其進行深入研究和精心策劃，才能取得最佳效果。

采用SAP 2000軟件［6］進行計算分析，用梁單元建立吊裝構架的整體模型如圖2所示。由于移動架沿固定架軌道梁移動，所以經過計算分析可得出內力最大位置，在此位置，計算出吊裝構架構件的正應力分布如圖3所示，軌道梁上最大正應力為138 MPa。

使用SAP 2000軟件可計算出每個構件的應力比。根據GB 50017—2003《鋼結構設計規范》［7］中的公式，可算出應力比：

式中：N為所計算構件段范圍內的軸心壓力，N；φx為彎矩作用平面內的軸心受壓構件穩定系數；A為構件毛截面面積，mm2；βmx為等效彎矩系數；Mx為所計算構件段范圍內的最大彎矩，N·mm；γx為對主軸x的截面塑性發展系數；w1x為在彎矩作用平面內對較大受壓纖維的毛截面模量，mm3；N'Ex為參數，N'Ex= π2EA/(1.1λx2)；λx為對主軸x的長細比；f為鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，N/mm2。

應力比為式(3)左邊計算值除以f的比值。應力比小于1時，構件的強度、穩定性合格［8］。從安全角度考慮，本設計方案限制應力比不超過0.95。經計算，吊裝構架各構件的應力比均小于0.95(見圖4)，因此其強度及穩定性滿足要求。

2.3 柱腳箱設計

柱腳箱必須具有足夠的剛度，才能將壓力均勻地傳遞到地面。柱腳箱上設計有橫梁及加勁肋等，以保證柱腳箱的剛度。根據前面2.2節的計算，得出固定架支柱的柱腳反力即為柱腳箱的載荷。

圖4 吊裝構架應力比Fig.4 Stress ratio of hoisting fram e

采用Solidworks軟件，使用殼單元建支柱腳箱模型，利用彈簧接頭來模擬地面剛度。經分析可知，柱腳箱的應力分布(見圖5)滿足強度要求；柱腳箱的變形量(見圖6)不大，亦滿足使用要求。

3 移動架整體移動方案

液壓提升裝置將定子提升至指定高度后，需要將移動架沿固定架軌道梁移動到指定位置。通過比較分析后采用滑移方式，利用YDT-50液壓頂推裝置來實現移動架的移動。該液壓頂推裝置由2臺頂推力為490 kN的液壓缸組成(見圖7)，頂推液壓缸的一端連接移動架，另一端與夾軌器連接。夾軌器安裝在QU100鋼軌上，頂推時夾緊軌道，為液壓頂推裝置提供反力。

圖7 液壓頂推設備Fig.7 Hydraulic incremental launching device

為了減少滑移時的摩擦力，采用聚四氟乙烯［9］(poly tetra fluoro ethylene，PTFE)減摩材料。干摩擦情況下，該種材料與鋼材的摩擦系數為0.04～0.08。移動架的滑移距離為50 m。如果在軌道梁上鋪設減摩材料，成本很高，因此本方案設計滑靴，此滑靴與移動架連接。在滑靴底部安裝固定PTFE滑塊，與鋼軌組成摩擦副。同時，為了提高移動的導向性，在滑靴前后設置了導向輪(見圖8)。