横担抬吊发电机定子安装工艺在厂房行车中的应用

朱勇，张彪，刘洋，杨龙，郭宇，刘俊

（湖北省工业建筑集团安装工程有限公司，武汉 430056）

近些年很多钢铁企业都进行了高炉煤气锅炉-蒸汽轮机发电改造项目。在技改项目实施过程中，汽轮发电机组的安装是技术要求较高的一个环节，其中单件最大安装重量是发电机定子。然而厂房内的行车吊重能力却是根据汽轮机检修时的最大检修件的重量来设计的，因此往往无法满足发电机定子安装时的吊重需求。为了完成发电机定子的吊装，以往的做法有：①在厂房行车上设置小车以分散载荷；②在行车梁下设置支撑并在上面设置小车；③将厂房顶拆除，在厂房外利用吊车将定子吊入等。

以上几种方法在现场实施时均存在诸多不便，为改善以上方法的各种不足，湖北省工业建筑集团安装工程有限公司总结经验，根据理论计算并反复论证后，将行车与汽车吊结合使用并利用横担抬吊的方法进行定子吊装，具有方便、快捷、经济的优势，下文将具体介绍该吊装施工工艺。

1 工艺原理

利用杠杆原理通过力臂的改变进行负荷分配，使吊重能力不同的两种吊装设备均工作在其额定工况内，从而完成吊重能力有限的吊装机具单独不能完成的吊装工作；在吊臂长度和仰角受限情况下，通过改变横担长短来保证吊装物准确地安装至设计位置。

2 施工工艺流程与操作要点

2.1 工艺流程

该吊装施工工艺流程如下图所示。

吊装施工工艺流程图

2.2 操作要点

收集资料包括收集发电机定子外壳结构图及装车图纸，用于确定发电机定子的重量及长宽高等外形尺寸；收集汽轮发电机组平面布置图和厂房断面图，用于确定机组基础标高及长和宽，以及拟用于安放汽车吊区域的面积、屋架下弦标高、行车大梁布置与机组纵向中心线的位置关系等；收集行车有关数据，用以确定行车大梁底部标高、大钩最大起升高度、行车吊勾中心到行车侧走道边缘的距离、台车大钩与行车行走梁的极限距离等。

依据上述所收集的资料，绘制所处施工区域的平面图与断面图。根据平面图中空旷区域的大小初步确定吊车最大外形尺寸、吊车站位位置、定子卸车位置、定子缓存放置位置。根据断面图中屋架下弦的高度及吊车大臂销轴中心离地高度确定吊车主臂最大长度H；依据定子基础断面高、定子高度、吊索长度及吊钩安全富裕量确定吊臂的最小仰角θ，依据吊臂长度H和最小仰角从而确定吊车的最大回转半径（R=H×cosθ）。

依据定子的重量，对汽车吊、行车进行负荷分配。汽车吊分配负荷G1不大于其额定吊重量的80%，行车分配负荷G2不大于其额定负荷的1.1倍。根据最大回转半径、计算的分配负荷以及厂房的区域面积要求确定吊车的规格型号。

横担结构计算包括长度计算与横截面计算两个方面。以吊车回转盘中点为中心，吊车最大回转半径画圆与基础横向中线相交，以交点与基础纵向中线的垂直距离L1、行车负荷分配G2及定子的重量G，计算出横担的长度L（L=G×L1/G2）。根据横担长度和吊点位置，绘制横担受力简图，并计算最大弯矩。通过选定用于制作横担的材质，计算横担所需最小抗弯模量Wmin。确定横担横截面形状（一般为矩形）后，依据最小抗弯模量和钢板厚度S（一般使用厚度20 mm以上板材）、横担截面宽度B、高度H，计算该规格横担的抗弯模量W，若W≥Wmin，则所选截面尺寸满足要求，否则另行选取。在进行横担弯曲剪应力校核后，方可进行横担的制造工作。横担用料制作前应复查厚度并用10倍放大镜或着色法检查是否有裂纹重皮存在，合格后才可使用。在横担焊接完成后，需要对焊缝进行外观、硬度检查和无损探伤。焊缝硬度应符合相应材质的标准要求，焊缝不得存在未溶合、未焊透、裂纹、大面积夹渣等缺陷。

依据定子重量、吊耳的数量、吊索与水平面夹角、每个吊点用绳股数、安全系数，计算每股钢绳应具有的破断力，并根据相应标准[1]，选择合适型号的钢绳。汽车吊吊点钢绳与行车吊点钢绳的计算和选型参考定子吊装钢绳选型过程。

在上述工作都完成后，进入发电机定子的吊装工序。首先，进行吊车站位，在地面上绘制出吊车站位中心，吊车按照标定位置站位后，支车时大臂旋转销轴离地高度也应符合断面图中的要求。然后，进行定子卸车，一般在厂房内卸车，这样可节省大量时间，当受厂房内环境或其它构筑物影响不能在内部卸车时，可在厂房外卸车，然后利用行车作牵引动力将定子拖入到指定位置后再支设吊车。定子卸车放置至指定位置后，利用行车、汽车吊将横担抬起至定子上方，绑好横担与定子吊索后，松掉定子与底排连接螺栓，两车同时将定子起升约100 mm停止，静止15min，全面检查吊索、横担的可靠性。检查完成后两车同时将定子起升约500 mm，分三次点动下落，检查制动系统的可靠性。检查完毕后，两车同时起升，期间始终保持横担基本处于水平状态，待起升高度超过定子基础约500mm时停止起升。通过吊车趴臂、起钩和行车移动使定子移动至就位基础上方，两车配合落钩，将定子落放至台板上。

3 效益分析

这里以80MW汽轮发电机组定子吊装为例，对比分析其它定子安装方法与本安装工艺的经济效益与社会效益。

经济效益：经分析，本安装工艺消耗8个工日，总费用为31800元，而分散荷载法需要6个工日，总费用62800元；支撑小车法需要20个工日，总费用93300元，屋顶拆除法则需要16个工日，总费用156100元，可见本安装工艺不仅能节省大量费用，还消耗较少工日，经济效益十分突出。

社会效益：本安装工艺操作过程相对简单安全，而其他方法或者存在窝工情况，或者费用较高，或者不可控因素较多，潜在风险较大。在本安装工艺实施后，获得业主、监理单位一致认可，为企业赢得良好声誉。

4 结语

采用行车和汽车吊利用横担抬吊定子的安装施工方法能够有效解决煤气锅炉发电改造项目中遇到的发电机定子的吊装问题，与其它安装方法相比，该安装工艺的经济效益与社会效益十分突出，可在类似的工程项目中推广应用。