某水电站发电机转子吊装专用吊耳板设计

　　 某水电站发电机转子吊装专用吊耳板设计章美彦，朱迎春（浙江江能建设有限公司，浙江　杭州　310004）

摘　要：安徽港口湾水电站由于厂房起吊高度限制，在吊装发电机转子时，采用厂家配套的转子吊装工具无法满足吊装要求，项目部在制定吊装方案时，在吊具上选择采用制作吊耳板的方案，解决了这一难题。
关键词：水轮发电机组；发电机转子；吊装

针对发电机厂家提供的转子吊装工具由于受厂房起吊高度限制而无法吊装发电机转子的实际情况，通过几个吊装方案的比较，最后采用另制吊耳板的吊装方案进行吊装。同时，对吊装方案的比较和吊耳板的设计等作了介绍。
1　工程概况
安徽港口湾水电站位于安徽省宣城地区宁国市境内，在长江水系水阳江上游支流西津河上，距宁国市城区约18km，距地区所在地宣城约65km。电站为引水式地面厂房，厂房内安装2台水轮发电机组，单机容量30MW。电站按无人值班（少人值守）设计。该电站两套水轮发电机组由浙江江能建设有限公司安装。
2　存在问题
港口湾电站由于受厂房行车起吊高度的限制，因此在吊装发电机转子时，若采用在厂家配套的转子吊装工具上缠绕钢丝绳的传统吊装方法，则无法满足起吊高度的要求。造成这一现象的主要原因有以下几方面因素：①吊装转子专用吊具的吊轴较短，无法在其上缠绕多道钢丝绳；②转子重量为128t，起吊所用的钢丝绳必须较粗，因此无法进行任意缠绕；③厂房高度限制了转子的起吊高度：行车主钩的最高起吊高度减去转子净高后只余2m，用钢丝绳缠绕起吊收紧后其长度大大超过2m，故无法吊空转子。

3　解决方案
根据上述情况，公司项目部在制定吊装方案时，对以下几个方案进行了分析。
（1）改变行车的起吊高度。由于目前行车已安装投运，且厂房高度也已无法改变，因此不予考虑。
（2）采用卷扬设备土法吊装。由于受厂房屋顶高度限制和设备重量过大（128t）的原因，因此难度极大而无法实施。
（3）缩短设备的起吊高度。由于主轴为转子的最长部件且为整体，因此也无法缩短。
（4）缩短行车吊钩与设备的连接距离。根据行车起吊高度H大于工件的净高h的这种情况，理论上还是存在着起吊的可能性。
通过对以上方案的分析，认为第（4）方案最为可行。根据H＝h＋h1＋h2（h1为工件离地净高，h2为吊具的长度），得出h1＋h2＝2m（为行车起吊高度与转子高度的差值）。因此在必须保证h1＞0的情况，要求h2＜2m，为满足此要求，通过对吊具的比选，认为采用硬连接比较有利于控制吊具长度，才能满足此要求；因此决定采用制作专用吊耳板的方案。同时，吊耳板使用方便，吊装作业效率较高，对施工极为有利。
4　吊耳板设计
4．1　吊耳板外形设计
根据转子吊装专用工具的结构，设计成如图1所示的吊耳板外形。
4．2　吊耳板计算
4．2．1　计算依据
以水利水电工程钢闸门设计规范（SL74－95）中附录k吊耳与吊杆的计算为依据。
4．2．2　有关参数
①发电机转子重量1280kN，加上吊具重，按Q＝1350kN计算；②厂房内行车主钩为双钩，主钩厚度320mm；③厂家提供的吊转子吊具轴直径?290mm。
4．2．3　计算公式
（1）吊耳板的宽度、厚度与吊耳孔直径的关系（图2），按以下（k1）公式进行计算。

①吊耳板与主钩联接端的宽度B1及a1板厚δ1：

②吊耳板与吊转子吊具联接端的宽度B2及a2、板厚δ2：

根据计算所得δ1和δ2选用钢板，考虑16Mn钢强度比普通钢高，选用厚度可适当放小，实际采购选用16Mn钢，δ＝36mm。因此按照δ确定B1＝720mm、a1＝300mm；B2、a2的尺寸由于要考虑中间工作孔（吊耳板挂上去时用），设计选用B2＝860，a2＝300。各部位实物尺寸见图1，通过下面的应力计算验证其强度是否满足要求。


某水电站发电机转子吊装专用吊耳板设计 : 　
（2）吊耳板孔壁承压应力按下式（k2）进行验算；吊耳板孔壁拉应力按下式（k3）进行验算；

P———一个吊耳板所承受的荷载（kN）。
已知发电机转子重为Q＝1350kN，行车主钩为双钩，需用2块吊耳板，故一个吊耳板荷载为：

r、R———如图1、2所示，R取B／2与（r＋a）二者中之小者；
〔σcj〕、〔σk〕———容许局部紧接承压应力和孔壁抗拉应力，按〔规范〕中表4．2．2取用16Mn钢的局部紧接承压应力〔σcj〕＝110MPa，抗拉容许应力〔σk〕＝180MPa；又从有关资料（GB150－1998）钢制压力容器中表4－1钢板许用应力查得16Mn（新钢号Q345B）的屈服应力σcj＝345MPa。应力计算结果见表1。
根据上述计算结果说明，吊耳板强度完全满足转子吊装要求，且安全可靠。
5　结　论
（1）由于该电站的发电机转子为全部现场组装，特别是轮辐热套轴工艺更是对现场安装工艺要求很高（该电站采用的是轴插轮辐的方案），采用了吊耳板吊装主轴后，吊装工作极为方便快捷。
（2）经过安装过程中的多次使用，证实该方案不仅安全可靠，而且相对于该电站转子安装工序比较多的情况，就更为适合。
（3）该方案不仅解决了起吊高度不够的问题，而且还提高了工效和缩短了安装工期。 浙江水利科技


某水电站发电机转子吊装专用吊耳板设计 :