超重汽輪發(fā)電機(jī)吊運(yùn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)施

解軍鵬，王曉亮，李國鵬，劉祥青

(山東齊魯電機(jī)制造有限公司， 山東濟(jì)南 250100)

超重汽輪發(fā)電機(jī)吊運(yùn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)施

解軍鵬，王曉亮，李國鵬，劉祥青

(山東齊魯電機(jī)制造有限公司， 山東濟(jì)南 250100)

介紹了在單臺行車額定載重不能滿足吊運(yùn)條件時(shí)，通過建立數(shù)學(xué)模型和力學(xué)計(jì)算，確定方案參數(shù)，利用兩臺行車和專用工裝設(shè)備解決超重汽輪發(fā)電機(jī)的吊運(yùn)問題。介紹了計(jì)算公式、計(jì)算實(shí)例、吊運(yùn)方案及實(shí)施情況。實(shí)踐證明，該方案行之有效，具有明顯的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

汽輪發(fā)電機(jī)；吊運(yùn)；數(shù)學(xué)模型

0 引言

我公司的30 MW級空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)是國內(nèi)單機(jī)容量最大的空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)，整機(jī)質(zhì)量為290 t。運(yùn)輸支架等部件裝配后，重達(dá)300 t。但公司總裝車間兩臺行車為上下層布置，額定載重分別為260 t和100 t。我們考慮在現(xiàn)有的行車條件下，如何使用兩臺行車，共同完成300 t工件的吊運(yùn)任務(wù)。

1 工藝難點(diǎn)分析及方案確定

1.1 采用橫擔(dān)作為中間過渡裝備進(jìn)行吊運(yùn)

兩臺行車聯(lián)合進(jìn)行吊運(yùn)，如何連接工件呢？若是直接連接，一是行車不易操作，而且不易同步，稍有偏差，就可導(dǎo)致某個行車超載從而發(fā)生重大質(zhì)量及安全事故。所以，我們決定采用專門的吊裝橫擔(dān)作為中間過渡連接裝備。橫擔(dān)額載400 t，自身重20 t。橫擔(dān)上面兩個掛鉤分別連接兩臺行車，下面的掛鉤連接工件。

橫擔(dān)示意圖如圖1所示。

(1)

式中：F1、F2分別為T260和T100行車的承重，單位為t；m、n分別為T260和T100行車到掛鉤的距離，單位為m。

圖1 橫擔(dān)示意圖

圖2 力學(xué)分析

并滿足以下條件：

m+n=L(L為橫擔(dān)AB兩點(diǎn)固定長度8 m)

M1≤m≤M2(M1、M2分別為橫擔(dān)A掛鉤可調(diào)的最小、最大值)

N1≤n≤N2(N1、N2分別為橫擔(dān)B掛鉤可調(diào)的最小、最大值)

通過解方程組，確定最佳方案為：

T100行車?yán)碚摮兄?0 t，連接檔A點(diǎn)距下掛鉤5.75 m。

T260行車?yán)碚摮兄?30 t，連接檔B點(diǎn)距下掛鉤2.25 m。

T100行車承重為額載的90%，T260行車承重為額載的88.5%。

1.2 吊運(yùn)繩圈的承重計(jì)算

吊運(yùn)所使用的繩圈共4根，分別連接工件的吊攀與橫擔(dān)的掛鉤。繩圈在吊運(yùn)過程中的穩(wěn)態(tài)為空間的三維形態(tài)，其受力不能只考慮定子重量，還要考慮繩長。若繩圈太長，會使定子抬高不到運(yùn)輸要求的高度，從而影響運(yùn)輸。若繩圈太短，肯定會出現(xiàn)沿繩圈的切向分力大于重力的情況，導(dǎo)致繩圈受力超出額定載重。

我公司有4根12 m的繩圈，使用它們進(jìn)行吊裝能夠滿足廠房的空間要求。但是繩圈額定載重100 t的條件未必能夠滿足承重要求。因此在實(shí)施方案前，進(jìn)行了大量的計(jì)算，來驗(yàn)證其可行性。

首先，建立數(shù)學(xué)模型如圖3所示。

圖3 數(shù)學(xué)模型

其中，m為工件兩吊攀的軸向間距；n為兩工件吊攀的徑向間距；a為吊鉤寬度；x、y為半繩圈空間位置及長度表示。

α為兩繩圈y線軸向夾角；β為兩繩圈y線經(jīng)向夾角；γ為繩圈x線與鉛垂線的夾角。

根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立幾何方程組為：

(2)

根據(jù)繩圈x、y節(jié)點(diǎn)處的力學(xué)矢量圖，建立力學(xué)方程組為：

(3)

解以上兩個方程組，得出如下幾個理論參考數(shù)據(jù)：端面看兩繩圈夾角β為65.85°，側(cè)面看兩繩圈夾角α為70.85°。一條繩圈所受工件垂直拉力為75 t，所受最大拉力為89.3 t，能夠滿足額定載重100 t的條件。

具體連接方式的實(shí)物照片如圖4所示。

圖4 實(shí)物照片

1.3 兩行車操作方案的制定

兩臺行車同時(shí)起吊，T100行車承重并維持90 t， T260行車承重剛超過230 t時(shí)，發(fā)電機(jī)就可吊起。T260行車保持此起吊狀態(tài)即可。然后兩行車務(wù)必須一起聽從地面指揮，點(diǎn)動操作，達(dá)到行動統(tǒng)一，步調(diào)一致。從而完成運(yùn)輸任務(wù)。

2 現(xiàn)場實(shí)施情況

首先，設(shè)計(jì)運(yùn)輸路線，并且在運(yùn)輸路線兩邊做好警示標(biāo)志。其次，參與方案實(shí)施的工作人員務(wù)必做好防護(hù)措施，聽從指揮。第三，終點(diǎn)位置做好清潔工作，放好支撐塊。

在實(shí)施過程中，我們粗略估計(jì)了幾個繩圈的理論夾角，與方案設(shè)想的角度基本一致。而兩行車所用的起吊力，也恰如我們的理論值。在各方面協(xié)調(diào)運(yùn)作下，完成了吊運(yùn)任務(wù)，充分證明了方案的可行性。

3 結(jié)語

目前，我公司已采用該方案完成了QFa-350-2汽輪發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)及吊運(yùn)。并且，從去年年初至今生產(chǎn)的9臺QFa-350-2汽輪發(fā)電機(jī)都采用本方案完成了相應(yīng)的吊裝工作，無一失誤。

本項(xiàng)目實(shí)施后，確保了我公司大容量空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)定子的生產(chǎn)進(jìn)程。為我公司降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品技術(shù)競爭力，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。并且，為其他企業(yè)實(shí)現(xiàn)超重大件的吊運(yùn)安裝工作提供了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，具有良好的社會效益。