浅析金沙峡水电站发电机转子翻身技术

□ 陈天明

金沙峡水电站位于大通河中下游的青海省互助土族自治县境内，电站装设容量为3台20MW和1台10 MW的混流式水轮发电机组，年发电量26530万KW。电站海拔2200m，距西宁市约141km，主要由挡水泄水建筑物（冲砂闸、溢流坝）、引水建筑物、发电厂房、尾水渠及开关站和生活区等设施组成。

发电机转子为水电站的要件。对于中小型水电站，通常是转子水平运输到现场，安装前在现场进行翻身。金沙峡水电站发电机转子重约80t，桥式起重机为QD100t/20t～16m，直接翻身存在困难。下面简要介绍一下发电机转子的翻身技术及金沙峡水电站工程的具体应用。

一、水电站发电机转子的常规翻转方法

转子翻身通常有如下几步：一是改造副钩的提升能力，使副钩能够承担至少超过转子一半的重量；二是提升时，主钩与转子专用吊耳之间用钢丝绳缠绕，副钩与转子大轴之间用钢丝绳直接绑扎；三是提升过程中，主、副钩同时提升，当转子离开地面约50cm之后，让主钩起升，副钩根据起吊情况降落，直至转子完成翻身。

在常规的翻身过程中，一般存在如下几个问题：一是钢丝绳的绑扎过长，影响转子的起吊高度；二是无法将钢丝绳绑扎均匀，致使起吊过程中钢丝绳受力不均；三是因钢丝绳绑扎时缠绕的股数较多，容易产生背绳、吊耳割绳的现象。

二、金沙峡水电站所采用的转子翻身方案

在金沙峡水电站发电机转子翻身过程中，技术人员总结了多年的施工经验，对翻身过程进行了详细的计算与校核，制订了切实可行的方案。

（一）转子翻身前应具备的条件

由于转子的翻身在安全性方面要求很高，因而翻身前需完成以下三项工作：一是吊车梁要通过全面验收；二是完成桥式起重机负荷试验；三是安装间转子检修坑要达到使用条件。

（二）桥吊副钩改装及钢丝绳的选择、校核(见发电机转子翻转示意图)

发电机转子翻转示意图

金沙峡水电站桥机20t的副钩在转子翻身时起重能力过小，不能直接配合主钩进行转子的翻转，所以要对桥吊副钩增设定、动滑轮组以提高副钩的起重能力。初步考虑配备 2×2的 滑 轮组，将起吊钢丝绳一端固定到桥吊上，同时在桥吊小车上固定一静滑轮，另一端经滑轮组连接到小钩上，则副钩的起重能力可增加为80t。该电站转子重80t，主、副钩同时提升时，每钩所承担的重量最大不会超过80t，增加2×2滑轮组完全可以满足转子翻身的要求。

1.捆绑绳的选择及校核

由于捆绑绳直接承受着转子的重量，故需选取较大的钢丝绳。依据资料绑扎绳的安全系数范围为8～10，取安全系数K1=8。

副钩承担重量按50t考虑，则钢丝绳的总破断拉力F总=50×8×9.8=3920KN，考虑用4根钢丝绳捆绑转子，则每根钢丝绳必须满足的破断拉力F单=3920/4=980 KN

查资料选择6×37＋1、φ39、公称抗拉强度为1850MPa的钢丝绳，其破断拉力F1=1040KN＞F单，满足要求。

2.起吊绳的选择及校核

依据资料，起吊绳的安全系数范围为5～6，取安全系数K2=5。

在副钩增加了2×2的滑轮组后，起吊绳必须满足破断拉力 F起=50×5×9.8/4=612.5 KN。

依据资料，选择6×37＋1、φ30.5、公称抗拉强度为1850MPa的钢丝绳，其破断拉力F2=643KN＞F起，满足要求。

3.吊耳的选择及受力校核(见专用吊耳结构图、主钩与专用吊具示意图)

专用吊环结构图

由于该电站桥机的主钩为对称的双钩，因此考虑用厚度为40的钢板设计两个椭圆型的吊环，吊环上半圆内侧的曲率半径与桥机主钩外形尺寸配割，尽量使主钩与吊环紧密接触。下半圆内侧的曲率半径要以转子吊耳的直径确定，以能自由套入转子吊耳为宜，应保证接触角大于60。提升过程中，吊环与转子吊耳接触处涂抹黄油。为保证吊环的稳定性，在主钩受力拉紧之后，用钢板将两个吊环焊接为一整体。

吊环材质选用σ=40mm的Q235钢板，吊环宽度初步确定为100mm，每个吊环由两层钢板叠焊而成。吊环的校核计算过程如下：

1) 每个吊环的抗拉截面：S=80×100×2=16000mm2;

2) 吊装过程中受力总截面:2×S=32000 mm2;

3) 由资料查得Q235钢板的抗拉强度为375-500MPa，计算时按400 MPa考虑，则最大承受拉力F=400MPa×S总=40Kg/mm2×32000mm2=1280(T);

主钩与专用钩具示意图

4) 安全系数k=1280/80=16，安全系数满足要求。

因吊环与吊钩、吊耳之间为紧密接触，故不再做抗弯及稳定性校核。

（三）结果分析

1.吊环与转子吊耳之间在提升过程中为滑动，受力较好，翻转过程均匀，不会出现转子抖动的现象。

2.用吊环代替钢丝绳，避免了钢丝绳缠绕过程中因缠绕长度不均而造成的受力不均、背绳及吊耳割绳的问题。

3.吊环的长度可根据现场实际情况确定，在不影响吊装的情况下尽量缩短吊环的长度，这样可以解决吊装时钢丝绳缠绕过长而影响转子起吊高度的问题。

此外，在转子翻转过程中，应注意副钩绳与转子磁极接触处要用方木垫开，以避免转子磁极局部受力过大。