透平發(fā)電機運輸相關設計

謝玉增，梁洪濤，付長虹，劉慶河，杜金程，曹鳳波

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

透平發(fā)電機運輸相關設計

謝玉增，梁洪濤，付長虹，劉慶河，杜金程，曹鳳波

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

本文根據國內鐵路現(xiàn)有適合發(fā)電機定子運輸?shù)闹髁鬈囕v接口要求以及既有運輸限界標準提出設計優(yōu)選斷面輪廓數(shù)據，作為透平發(fā)電機方案設計的參考與約束條件，達到實現(xiàn)鐵路運輸和降低運輸費用的目的。

透平發(fā)電機；運輸；設計

0 前言

我國地域情況復雜，大型透平發(fā)電機定子在內陸的運輸是一個瓶頸問題。相對于公路運輸及內河運輸，鐵路運輸更加安全快捷且運輸費用低，因此解決定子鐵路運輸對制造企業(yè)擴大市場范圍、提高經濟效益有實際意義。

伴隨著單機容量的提高，透平發(fā)電機定子斷面尺寸闊大，不僅運輸面臨超重問題，限界問題的瓶頸效應愈發(fā)嚴重，“減重縮徑”是運輸問題對發(fā)電機設計提出的新的約束條件及研究課題。斷面尺寸闊大問題也造成運輸車輛的設計難度以及用途專一性，且容量愈大這一情況愈明顯。

凹底車及鉗夾車適合于運輸透平發(fā)電機定子，中國鐵路從80年代初期開始運用鉗夾車運輸600MW汽輪發(fā)電機定子，到2010年實現(xiàn)1000MW汽輪發(fā)電機定子及內定子的運輸，車輛性能不斷完善、自重不斷降低，目前已有 D38、DQ35、DQ45鉗夾車，適合于運輸300MW-1000 MW汽輪發(fā)電機定子，DA37 凹底車適合運輸1000MW汽輪發(fā)電機內定子， D32A 、D25等凹底車適合運輸自重在320t以下的透平發(fā)電機定子[1]。

依據定子重量所處范圍，根據現(xiàn)有車輛接口特征及運輸限界要求提出優(yōu)選斷面輪廓數(shù)據，作為定子設計的參考與約束條件，可以避免設計方案因運輸問題而反復，從而達到節(jié)約運輸費用、避免額外支出的目的。

1 自重在250t以下定子推薦方案

由于重量在250t以下且限界超限不嚴重的長大貨物裝載車輛可以正常編組運輸，運輸費用低廉，所以這些定子的設計應注意控制橫斷面尺寸形狀，最大寬度和高度應控制在3800 mm左右，且形成上下收縮的形狀，如圖1所示。采用D2A、D2G、D25等凹底車運輸，需要注意的是不要超出車輛承載面的長度限制，并注意集載長度與重量關系，如表1、表2所示。

表1 D2A型凹底車集載長度與重量關系表

表2 D2G型凹底車集載長度與重量關系表

2 自重不超過320t定子推薦方案

自重在 320t以下的空冷型發(fā)電機定子可以采用D32A凹底車運輸，集載長度與重量關系如表3所示，斷面形狀尺寸不應超過圖2所示推薦尺寸。

定子需要按照TB/T3304-2000 《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》執(zhí)行裝載加固。其中貨物重心橫向偏移車體縱向中心線不大于 30mm，縱向偏移車體橫向中心線不大于100mm，裝載加固材料所需的重量需要預留。

圖1 重量250t以下定子推薦橫斷面尺寸形狀

圖2 重量320t以下定子推薦橫斷面尺寸形狀

表3 D32A型凹底車集載長度與重量關系表

3 水氫冷600MW級定子推薦方案

對于 600MW 水氫冷發(fā)電機定子，由于斷面尺寸較大，如采用 D32A凹底車運輸，由于車輛承載地板高度尺寸限制，會使重車頂部超限情況加劇，部分隧道及電氣化區(qū)段通行受到限制，一般推薦采用鉗夾車運輸，目前國內有D38和DQ35鉗夾車。

國內 600MW 汽輪發(fā)電機定子基本斷面形式為圓筒形附加冷卻器罩連接座、出線罩連接座，圓筒直徑4000mm，最大寬度4000mm，高度4277mm，頂部寬度2450mm，如圖3所示輪廓線。

圖3 國內600MW定子基本斷面輪廓線

采用DQ35或D38鉗夾車，必須開行專列運輸，根據以往運輸經驗，更改設計時應適當縮減斷面尺寸，降低超限程度，緩解部分山區(qū)隧道的通過難度，對于全新設計，建議按圖4進行設計。

采用鉗夾車運輸發(fā)電機定子必須采用與之相適應的運輸工具，發(fā)電機定子也必須能夠承受裝載附加應力，發(fā)電機定子必須有與運輸工具相適應的連接接口，首次運輸要經過試驗鑒定。運輸工具有掛貨鉤及運輸端蓋兩種形式，應盡可能運用已有的運輸工具，如果必須采用新設計的運輸工具，與車輛的關鍵接口參數(shù)要與現(xiàn)有車輛匹配。

DQ35和D38鉗夾車的鉗夾寬度為2028mm，鉗夾高度為3290mm，銷孔及頂柱的直徑都是300mm。包括運輸工具的重量在內，DQ35鉗夾車的承載重量為350t，D38鉗夾車的承載重量為380t。

4 水氫冷1000MW級定子推薦方案

DQ45型鉗夾車是專門為國內1000MW整體定子運輸而開發(fā)制造的，由于超重等級限制，只能承載410t，同樣要注意該承載重量也包括運輸工具在內。DQ45型鉗夾車的重車長聯(lián)掛總長度達到65186 mm，小曲線通過的側移偏差量較D38和DQ35鉗夾車有明顯提高，必須縮減定子斷面寬度以保證通過性能，哈電的1000MW整體定子在機座承載結構及通風結構上有所創(chuàng)新[2]，獲得了多項國家專利，定子外廓最大寬度3830mm，高度3900mm，頂部寬度2450mm，較600MW定子有明顯的縮減，如圖4所示。

DQ45型鉗夾車的鉗夾參數(shù)不同于 DQ35和 D38鉗夾車，其鉗夾寬度為2000mm，鉗夾高度為3150mm，銷孔及頂柱的軸向距離也不相同，造成在使用上與DQ35和D38鉗夾車沒有互換性的特點，新設計運輸工具必須注意這些差異。

圖4 1000MW整體定子基本斷面輪廓線

5 水氫冷1000MW級內定子推薦方案

DA37 凹底車是專門為國內1000MW內定子運輸而開發(fā)制造的，是目前國內承載重量最大的凹底車，為降低裝載高度，該車的地板為圓弧面，只能運輸圓柱形狀貨物。車體圓弧半徑為 1850mm。該車承載方式為四點支承，支承點相對車體橫向中心線對稱，分別為2100mm－1830mm－1830mm－2100mm，如圖5所示。要求內定子包括運輸防護及裝載加固材料總重不能超過370t，推薦斷面直徑3600 mm，最大直徑3800 mm，最大長度11500 mm。裝載時若制作支承梁，支承梁隔板須與車體支承點處尺寸 740mm隔板中的兩塊相對應。如采用雙支承結構，只能采用外側兩點。

裝載加固應按照《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》執(zhí)行，滿載時，貨物重心在橫向及縱向均不得偏心；未滿載時，視具體情況，貨物重心橫向與車體縱向中心不得大于 20mm，縱向偏心時，半節(jié)車所承受的貨物重量不得超過185t。

圖5 DA37 凹底車承載面承載結構

6 結論

定子運輸問題是透平發(fā)電機大容量化設計的瓶頸問題之一，但往往被認為是與發(fā)電機設計無關的問題，并未得到廣泛重視；解決運輸問題要依賴于發(fā)電機定子以及總體結構的適應性設計變動，甚至要顛覆一些傳統(tǒng)的設計結構，這些變更方案應在初步設計過程予以權衡才能夠妥善解決。本文基于以往運輸相關科研及設計研究歸納了基本設計方法與數(shù)據，經實踐驗證是行之有效的。

[1] 梁洪濤. 1000MW 級汽輪發(fā)電機定子鐵路整體運輸方案研究[J]. 大電機技術, 2008, (3).

[2] 謝玉增. 1000MW 級汽輪發(fā)電機定子鐵路運輸研究總結[J]. 大電機技術, 2013, (1).

[3] 梁洪濤, 等. 1000MW汽輪發(fā)電機設計改進[J]. 大電機技術, 2013, (4).

[4] 田葆栓, 等. 中國鐵路長大貨物車使用手冊[M].中國鐵道出版社, 2005.

審稿人:沈梁偉

Design about Turbine Generator Transportation

XIE Yuzeng , LIANG Hongtao , FU Changhong , LIU Qinghe, DU Jincheng, CAO Fengbo
(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

This paper presents preferred dimensions for the design of stator cross section in accordance with interface of mainstream railway transport vehicles and railway clearance standards which can be used as reference and constraint in the design of turbine generator so as to realize the scheme of railway transportation and the purpose of transport cost reduction.

turbine generator ; transportation; design

TM311

A

1000-3983(2014)03-0016-03

2013-09-05

謝玉增（1956-），1982年畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學機械制造專業(yè)，現(xiàn)主要從事汽輪發(fā)電機設計及設計管理工作，高級工程師。