橫擔抬吊發電機定子安裝工藝在廠房行車中的應用

朱勇，張彪，劉洋，楊龍，郭宇，劉俊

（湖北省工業建筑集團安裝工程有限公司，武漢 430056）

近些年很多鋼鐵企業都進行了高爐煤氣鍋爐-蒸汽輪機發電改造項目。在技改項目實施過程中，汽輪發電機組的安裝是技術要求較高的一個環節，其中單件最大安裝重量是發電機定子。然而廠房內的行車吊重能力卻是根據汽輪機檢修時的最大檢修件的重量來設計的，因此往往無法滿足發電機定子安裝時的吊重需求。為了完成發電機定子的吊裝，以往的做法有：①在廠房行車上設置小車以分散載荷；②在行車梁下設置支撐并在上面設置小車；③將廠房頂拆除，在廠房外利用吊車將定子吊入等。

以上幾種方法在現場實施時均存在諸多不便，為改善以上方法的各種不足，湖北省工業建筑集團安裝工程有限公司總結經驗，根據理論計算并反復論證后，將行車與汽車吊結合使用并利用橫擔抬吊的方法進行定子吊裝，具有方便、快捷、經濟的優勢，下文將具體介紹該吊裝施工工藝。

1 工藝原理

利用杠桿原理通過力臂的改變進行負荷分配，使吊重能力不同的兩種吊裝設備均工作在其額定工況內，從而完成吊重能力有限的吊裝機具單獨不能完成的吊裝工作；在吊臂長度和仰角受限情況下，通過改變橫擔長短來保證吊裝物準確地安裝至設計位置。

2 施工工藝流程與操作要點

2.1 工藝流程

該吊裝施工工藝流程如下圖所示。

吊裝施工工藝流程圖

2.2 操作要點

收集資料包括收集發電機定子外殼結構圖及裝車圖紙，用于確定發電機定子的重量及長寬高等外形尺寸；收集汽輪發電機組平面布置圖和廠房斷面圖，用于確定機組基礎標高及長和寬，以及擬用于安放汽車吊區域的面積、屋架下弦標高、行車大梁布置與機組縱向中心線的位置關系等；收集行車有關數據，用以確定行車大梁底部標高、大鉤最大起升高度、行車吊勾中心到行車側走道邊緣的距離、臺車大鉤與行車行走梁的極限距離等。

依據上述所收集的資料，繪制所處施工區域的平面圖與斷面圖。根據平面圖中空曠區域的大小初步確定吊車最大外形尺寸、吊車站位位置、定子卸車位置、定子緩存放置位置。根據斷面圖中屋架下弦的高度及吊車大臂銷軸中心離地高度確定吊車主臂最大長度H；依據定子基礎斷面高、定子高度、吊索長度及吊鉤安全富裕量確定吊臂的最小仰角θ，依據吊臂長度H和最小仰角從而確定吊車的最大回轉半徑（R=H×cosθ）。

依據定子的重量，對汽車吊、行車進行負荷分配。汽車吊分配負荷G1不大于其額定吊重量的80%，行車分配負荷G2不大于其額定負荷的1.1倍。根據最大回轉半徑、計算的分配負荷以及廠房的區域面積要求確定吊車的規格型號。

橫擔結構計算包括長度計算與橫截面計算兩個方面。以吊車回轉盤中點為中心，吊車最大回轉半徑畫圓與基礎橫向中線相交，以交點與基礎縱向中線的垂直距離L1、行車負荷分配G2及定子的重量G，計算出橫擔的長度L（L=G×L1/G2）。根據橫擔長度和吊點位置，繪制橫擔受力簡圖，并計算最大彎矩。通過選定用于制作橫擔的材質，計算橫擔所需最小抗彎模量Wmin。確定橫擔橫截面形狀（一般為矩形）后，依據最小抗彎模量和鋼板厚度S（一般使用厚度20 mm以上板材）、橫擔截面寬度B、高度H，計算該規格橫擔的抗彎模量W，若W≥Wmin，則所選截面尺寸滿足要求，否則另行選取。在進行橫擔彎曲剪應力校核后，方可進行橫擔的制造工作。橫擔用料制作前應復查厚度并用10倍放大鏡或著色法檢查是否有裂紋重皮存在，合格后才可使用。在橫擔焊接完成后，需要對焊縫進行外觀、硬度檢查和無損探傷。焊縫硬度應符合相應材質的標準要求，焊縫不得存在未溶合、未焊透、裂紋、大面積夾渣等缺陷。

依據定子重量、吊耳的數量、吊索與水平面夾角、每個吊點用繩股數、安全系數，計算每股鋼繩應具有的破斷力，并根據相應標準[1]，選擇合適型號的鋼繩。汽車吊吊點鋼繩與行車吊點鋼繩的計算和選型參考定子吊裝鋼繩選型過程。

在上述工作都完成后，進入發電機定子的吊裝工序。首先，進行吊車站位，在地面上繪制出吊車站位中心，吊車按照標定位置站位后，支車時大臂旋轉銷軸離地高度也應符合斷面圖中的要求。然后，進行定子卸車，一般在廠房內卸車，這樣可節省大量時間，當受廠房內環境或其它構筑物影響不能在內部卸車時，可在廠房外卸車，然后利用行車作牽引動力將定子拖入到指定位置后再支設吊車。定子卸車放置至指定位置后，利用行車、汽車吊將橫擔抬起至定子上方，綁好橫擔與定子吊索后，松掉定子與底排連接螺栓，兩車同時將定子起升約100 mm停止，靜止15min，全面檢查吊索、橫擔的可靠性。檢查完成后兩車同時將定子起升約500 mm，分三次點動下落，檢查制動系統的可靠性。檢查完畢后，兩車同時起升，期間始終保持橫擔基本處于水平狀態，待起升高度超過定子基礎約500mm時停止起升。通過吊車趴臂、起鉤和行車移動使定子移動至就位基礎上方，兩車配合落鉤，將定子落放至臺板上。

3 效益分析

這里以80MW汽輪發電機組定子吊裝為例，對比分析其它定子安裝方法與本安裝工藝的經濟效益與社會效益。

經濟效益：經分析，本安裝工藝消耗8個工日，總費用為31800元，而分散荷載法需要6個工日，總費用62800元；支撐小車法需要20個工日，總費用93300元，屋頂拆除法則需要16個工日，總費用156100元，可見本安裝工藝不僅能節省大量費用，還消耗較少工日，經濟效益十分突出。

社會效益：本安裝工藝操作過程相對簡單安全，而其他方法或者存在窩工情況，或者費用較高，或者不可控因素較多，潛在風險較大。在本安裝工藝實施后，獲得業主、監理單位一致認可，為企業贏得良好聲譽。

4 結語

采用行車和汽車吊利用橫擔抬吊定子的安裝施工方法能夠有效解決煤氣鍋爐發電改造項目中遇到的發電機定子的吊裝問題，與其它安裝方法相比，該安裝工藝的經濟效益與社會效益十分突出，可在類似的工程項目中推廣應用。