汽輪發電機定子運輸方式相關問題對比分析

曹鳳波 詹志遠

摘 要：分析了汽輪發電機定子采用鐵路運輸、公路運輸以及水陸聯運三種方式的運輸安全性、操作便利性等相關問題，總結了不同運輸方式對運輸防護設計的要求。

關鍵詞：發電機定子；水陸聯運；運輸防護

中圖分類號：TM311 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）14-0053-02

Abstract： This paper analyzes the problems related to the safety and ease of operation of turbogenerator stator by railway， road and surface transportation， and summarizes the requirements of different transportation modes for transportation protection design.

Keywords： generator stator； water and land transport； transportation protection

前言

汽輪發電機定子電磁結構具有不可拆分性，必須整體運輸到達現場。發電機的定子斷面尺寸與發電機的容量密切相關[1]，發電機定子機座外徑、長度以及重量都伴隨著容量的上升而增大。大型汽輪發電機定子是超重超限長大貨物，為適應沿途的道橋載荷及建筑限界的限制條件，長大貨物運輸車的結構設計不同于普通載重車輛，力求減輕重車斷面結構尺寸、長度尺寸以及結構重量，盡量做到使運輸通行過程減少臨時拆除路邊設施、上空設施以及橋梁臨時加固作業。長大貨物運輸條件因地而異，汽輪發電機定子運輸通常有鐵路運輸、公路運輸以及水陸聯運三種方式，運輸安全性、操作便利性等相關問題有所不同；發電機采用的運輸防護設計也有所不同。

1 鐵路運輸

大型汽輪發電機定子鐵路運輸方案一般采用凹底車運輸以及鉗夾車運輸兩種方式，鉗夾車沒有整體縱梁，只有兩個鉗夾梁，需要托鉤或法蘭形成連接結構，使鉗夾梁、托鉤或法蘭、發電機定子組合成為車輛縱梁，發電機及托鉤或法蘭都要承受強大的鉗夾載荷，所以采用鉗夾車運輸屬于自承載運輸[2-5]。發電機定子以及托鉤或法蘭運輸過程作為車體考核，涉及運輸安全問題。而凹底車運輸為非承載運輸方式，發電機僅需考慮運輸裝載加固，不存在結構高應力問題。

1.1 凹底車定子運輸

在沿途限界允許情況下，平地板凹底車運輸發電機定子裝車相對簡單，在交貨現場不具備足夠噸位吊車情況下，可以采用液壓頂推進行卸車作業，目前350MW及以下容量等級通常采用該方式進行定子鐵路運輸。

凹底車的地板高度取決于承載面長度及承載噸位，承載面長度越長、承載噸位越大則地板高度尺寸越大，以滿足對承載梁的剛度強度要求。雖然現代車輛采用焊接性能較好的高強度鋼板制造，但承載噸位達到300t的凹底車地板高度也要達到1200mm，所以單機容量在600MW以上的發電機定子采用凹底車運輸會造成頂部嚴重超限問題，隧道及電氣化區段運行受到限制。

凹底車運輸發電機需要考慮運輸裝載加固問題，按《鐵路運輸裝載加固規范》要求，發電機與車地板之間要采用柔性連接，即發電機定子與車體之間需要用鋼索拉緊，需要在發電機定子設置鉸接接口。發電機地腳與車地板之間還要襯墊橡膠板，消除局部高應力點、增加摩擦系數。

1.2 凹底車內定子運輸

發電機采用內定子設計，在相同容量情況下相對整體定子設計可以縮小外徑以及減小重量，如國內某公司引進國外技術制造的1000MW汽輪發電機，鐵路運輸專用凹底車采用特殊設計，凹底車的地板不是傳統的平面設計，而是與發電機內定子結構對應的圓弧承載面，以此達到增加斷面慣性矩，滿足重車靜撓度要求，并降低定子裝車中心高，避免頂部超限。

凹底車采用圓弧面鞍座支撐發電機內定子框架，具備較好的橫向穩定性，只需考慮縱向限位問題。但這種特殊的圓弧承載面給現場卸車工作帶來難度，不便于鋪設滑移軌道及墊木，需要運用大噸位吊車配合液壓頂推進行卸車作業，鐵路專用線到廠房之間的轉運過程的轉運平板車還需要使用專用托架支撐發電機內定子。所以弧面地板的凹底車運輸發電機內定子卸車操作存在較大難度。

發電機定子是超重超限貨物，裝車卸車過程都需要吊車以及專用吊具，在發電機制造廠裝車可以利用廠內吊車吊具，但現場卸車常常不具備設備條件，大噸位吊車的租賃費用較高，也受到場地限制，一般采用液壓頂推卸車作業，人力作業勞動強度高，受車地板高度以及鐵路專用線路路基條件限制，需要用枕木垛輔助支撐作業，存在操作失誤危險性。

1.3 鉗夾車定子運輸

發電機定子與托鉤之間的聯接是合車（鉗夾車與貨物連接）之前需要做好的工作，為保證發電機定子與鉗夾車的正確連接關系，避免關鍵結構載荷異常，托鉤與發電機定子的裝配誤差要求比較嚴格。如托鉤耳板的中心與發電機軸線的橫向相對尺寸，兩個托鉤耳板銷孔的高度偏差與軸向偏差，都需要細心調整。由于空間相對尺寸測量困難以及調整結構設計等問題，該調整工作十分費時費力。

法蘭聯接鉗夾車運輸方式對聯接螺栓及法蘭配合面要求較高，按設計要求進行裝配調整即可，裝配質量容易保證；改進結構的運輸法蘭能夠消除結構高應力點，有利于行車安全。利用鉗夾車的液壓提升機構，非常方便無大噸位吊車條件下的卸車過程，拆卸法蘭過程也比較容易操作。

2 水陸聯運

海洋運輸的超限能力能夠滿足發電機的定子運輸需求，運輸費用經濟實惠。但對于內陸制造廠以及內陸項目，往往不得不采用多種運輸方式的組合實施發電機定子運輸，如江、海、陸路聯運。

陸路運輸及內河港口的起重設施水平不一，往往需要在裝卸過程花費大量時間及資金。內河運輸還要受到河道枯水期的限制，重船航行或靠港都對航道水深有一定要求，受自然天象等因素限制。

3 陸路運輸

陸路運輸的主要限制因素是橋梁的活載荷限制條件；軸載限制及限界限制因素都可以通過合理選擇專用車輛以及臨時拆除路徑設施的方法解決。

由于陸路、內河大件運輸條件因地而異，差別迥異，不安全因素多，所以歐美發達國家的發電機定子運輸都優選海運或鐵路運輸。但國內的陸路通行管理不夠完善，利益驅使超載行現象十分嚴重，造成陸路運輸不安全隱患。

4 運輸防護

發電機定子不具備防護完整性，發電機定子運輸過程必須做好防水防潮工作，避免影響絕緣性能或金屬結構產生銹蝕。發電機定子端面需要用端罩封閉，檢查孔也需要用蓋板封閉，空冷發電機通常采用與基礎共同形成風路的結構，一般需要設計運輸底架結構，保證密封性能以及形成運輸所需的運輸承載面積。

4.1 鐵路及陸路運輸防護

鐵路運輸及陸路運輸受限界及重量限制，運輸防護通常要注意盡量減少由此帶來的尺寸及運輸重量的增加。且運輸所需時間較短，對運輸防護結構密閉性要求不十分嚴格，基本要求要做到防雨防潮，內部放置經過哄干處理的吸潮硅膠，避免機內潮氣積聚。

發電機內定子由于缺乏保護殼體，運輸防護更具設計難度，由于車體結構限制，防護罩與車體的結合與疏水是需要認真處理的問題，否則容易發生積水浸泡現象，使發電機結構產生銹蝕或絕緣性能下降問題。

4.2 海洋運輸防護

由于海水及水霧的腐蝕性較強，加之海運花費時間較長，所以采用海運方式的發電機定子運輸防護設計較鐵路運輸及陸路運輸更復雜，除氣密性要求更高以外，還需要充入干燥的氮氣，使發電機內部相對外界產生微壓，避免溫度變化產生呼吸效應，使腐蝕性氣體進入機內。需要設置壓力、濕度監控裝置，設置氣體補充接口，隨時監控補充氮氣，避免機內失壓。

5 結束語

不同運輸方式的安全性以及條件限制瓶頸點不同，裝卸車操作方法也各有差異，要根據實際運輸起始點及目的地，綜合權衡上述問題，選擇合適的運輸路徑及運輸方式，達到保障運輸安全、降低運輸費用的目的。

運輸防護的設計要充分權衡不同運輸方式的限制條件，以保證運輸安全為前提，盡量避免增大外廓尺寸及重量，避免造成通行困難問題。

參考文獻：

[1]謝玉增，等.1000MW級汽輪發電機定子鐵路運輸研究總結[J].大電機技術，2013（1）.

[2]梁洪濤，等.600MW級發電機定子運輸端蓋裝配調整研究[J].電站系統工程，2017（3）.

[3]梁洪濤，等.1000MW級汽輪發電機定子鐵路整體運輸方案研究[J].大電機技術，2008（3）.

[4]梁洪濤，等.660MW汽輪發電機定子運輸相關設計改進[J].大電機技術，2017（2）.

[5]梁洪濤，等.改進型660MW發電機定子運輸承載結構[J].電機技術，2017（3）.