基于三级载荷分配的核电发电机定子吊装方案

董胜彬，李 靖，姜婷婷

（1.山东海阳丰汇设备技术有限公司，山东 烟台 265114；2.山东丰汇设备技术有限公司，山东 济南 250200；3.山东彼岸电力科技有限公司，山东 济南 250200）

核电技术自20 世纪50、60 年代发展至今，经历了四代技术发展，装机容量越来越大。直接导致厂房结构、设备质量等体积逐渐庞大，体现在尺寸大、质量大，不便于安装与运输，发电机定子就是最为突出的部件之一。

1 传统吊装方案

目前核电发电机定子的安装方案最常用的大致分两种，一种是利用多台桥式起重机联合抬吊；另一种是通过液压提升装置实现发电机定子的抬吊。下面结合实例介绍传统的吊装方案。

1.1 传统方案一

第一种传统方案是利用厂房内2 台桥式起重机，采用双机联合抬吊的方式，实现发电机定子的吊装。阳江核电项目、海南昌江核电项目、防城港核电项目的发电机定子抬吊采用此种方案。

该方案相对简单，直接用2 台大吨位桥式起重机联合抬吊，比较方便，而且抬吊时每个桥机分配的载荷均不大于额定载荷，对厂房影响可以忽略。

但是此方案不仅在桥式起重机前期采购上造成一定的资源浪费，由于吨位较大，大车的轮压也会较大，前期厂房的设计会受其影响。

1.2 传统方案二

第二种方案是通过液压提升装置、吊装架联合的方式，实现发电机定子的抬吊。海阳核电一期一号机组项目、福清核电项目、台山核电项目均采用此种方案。

该方案吊装过程安全性好、负载稳定性好、智能化程度高、冲击震动小，危险工况时系统能够实现自锁功能。

但是由于吊装构架的结构复杂，安拆需要配备大型的起重机械，安拆周期长；同时，构架安拆需要更换高强度螺栓，材料成本加大；并且为了便于抬吊方案的实施，汽轮机尾部平台需要预留30m×15m 的空闲场地，导致主厂房框架基础及设备基础的施工进度受到影响。

2 新方案的提出

核电常规岛的安装作业过程中，发电机定子等大部件的吊装技术难度大，厂房的框架结构设计、起吊设备的采购等均需要满足最大吊装件的吊装需求。下面提出另一种吊装方案。

该方案拟配置与常规岛桥式起重机吨位相当的抬吊设备吊装重量大的发电机定子，发电机定子重量达到桥式起重机2 倍的额定起重量。

2.1 方案实施技术条件

要想实现“小”桥式起重机抬吊大吨位的定子并安装就位，即抬吊重量超出接近2 倍的额定起重量的方案，首先要同时满足以下两个条件。

1）定子抬吊过程中，桥机主梁的强度、刚度和稳定性，满足许用要求。

2）定子抬吊过程中，桥机的大车轮压要小于最大轮压。

同时满足以上两个要求，就能实现桥式起重机的“小马拉大车”。

2.2 方案实施技术原理

桥式起重机吊载额定起重量时，小车位于跨中，主梁承受集中载荷，跨中截面最危险；将抬吊定子的集中载荷变为均布载荷，改变主梁受力状态。图1 为吊装方案图。

图1 吊装方案图

支撑梁放在主梁跨端的1/4 处，支撑梁上放置液压油缸，跨中单点受力变为双点受力，根据纯弯曲变形公式可知，抬吊时起重量增大1 倍，但是力臂减小1/2，桥式起重机主梁承受的弯矩在受力点至跨中区间段内没有增加。

2.3 方案实施设计原理

该吊装方案是基于三级载荷分配原理实现的，三级载荷分配的设计原理及方案如下（图2）。

图2 三级载荷分配技术

1）第一级通过钩头将重量传递至抬吊梁两端。抬吊梁内藏式吊具的特殊设计，能实现定子360°回转，吊具固定端藏于抬吊梁的腹中，钩头采用曲梁式；

2）第二级通过抬吊梁两端端梁与4 台200t液压提升装置相连，传递重量至变截面箱型梁约1/4 位置的四点。由双点集中载荷变为四点分布载荷，改变载荷作用形式。

3）第三级通过箱型梁行走机构多轮设计，通过行走车轮将载荷质量传递到厂房框架结构上，实现大吨位发电机定子的吊装与平移。

3 应用案例

该方案应用到海阳核电厂AP1000 一期工程二号常规岛发电机组的发电机定子吊装工程。

该定子由三菱-哈电联合体制造供货，发电机定子净重量为451t，定子外形尺寸为11.8m×5.62m×5.46m，重心与中心偏差240mm。

在厂房原有行车轨道上安装发电机定子吊装装置（图3），定子运抵厂房0m 层后，使用吊装装置将定子底部提升后，低速向基础方向移动。待定子进入运转平台后，停止移动，将定子旋转90°，使其方向与设计一致。继续开动定子行走机构，将定子移动到就位位置上方，下落至台板上。定子从开始起吊至定子就位结束耗时4.5h。

图3 发电机定子就位

施工安全、稳定、快速的可控状态，受到监理、业主的一致好评。

4 小 结

传统吊装方案都体现了各自的施工特点，都受到项目本身多方面的因素影响。综合比较以往多种成功案例，提出一种发电机定子吊装方案，该方案以桥机为液压提升装置载体，通过改变单点载荷为多点载荷，不改变原有桥机主梁受力状态，实现大吨位定子的抬吊工作。该方案安全性好、效率高、经济性好，为同类型发电机定子的吊装工作提供了一种借鉴方案，对核电工程的施工、降低核电工程的建设成本均具有重要的意义。