基于三級載荷分配的核電發(fā)電機定子吊裝方案

董勝彬，李 靖，姜婷婷

（1.山東海陽豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 煙臺 265114；2.山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟南 250200；3.山東彼岸電力科技有限公司，山東 濟南 250200）

核電技術(shù)自20 世紀50、60 年代發(fā)展至今，經(jīng)歷了四代技術(shù)發(fā)展，裝機容量越來越大。直接導(dǎo)致廠房結(jié)構(gòu)、設(shè)備質(zhì)量等體積逐漸龐大，體現(xiàn)在尺寸大、質(zhì)量大，不便于安裝與運輸，發(fā)電機定子就是最為突出的部件之一。

1 傳統(tǒng)吊裝方案

目前核電發(fā)電機定子的安裝方案最常用的大致分兩種，一種是利用多臺橋式起重機聯(lián)合抬吊；另一種是通過液壓提升裝置實現(xiàn)發(fā)電機定子的抬吊。下面結(jié)合實例介紹傳統(tǒng)的吊裝方案。

1.1 傳統(tǒng)方案一

第一種傳統(tǒng)方案是利用廠房內(nèi)2 臺橋式起重機，采用雙機聯(lián)合抬吊的方式，實現(xiàn)發(fā)電機定子的吊裝。陽江核電項目、海南昌江核電項目、防城港核電項目的發(fā)電機定子抬吊采用此種方案。

該方案相對簡單，直接用2 臺大噸位橋式起重機聯(lián)合抬吊，比較方便，而且抬吊時每個橋機分配的載荷均不大于額定載荷，對廠房影響可以忽略。

但是此方案不僅在橋式起重機前期采購上造成一定的資源浪費，由于噸位較大，大車的輪壓也會較大，前期廠房的設(shè)計會受其影響。

1.2 傳統(tǒng)方案二

第二種方案是通過液壓提升裝置、吊裝架聯(lián)合的方式，實現(xiàn)發(fā)電機定子的抬吊。海陽核電一期一號機組項目、福清核電項目、臺山核電項目均采用此種方案。

該方案吊裝過程安全性好、負載穩(wěn)定性好、智能化程度高、沖擊震動小，危險工況時系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖功能。

但是由于吊裝構(gòu)架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安拆需要配備大型的起重機械，安拆周期長；同時，構(gòu)架安拆需要更換高強度螺栓，材料成本加大；并且為了便于抬吊方案的實施，汽輪機尾部平臺需要預(yù)留30m×15m 的空閑場地，導(dǎo)致主廠房框架基礎(chǔ)及設(shè)備基礎(chǔ)的施工進度受到影響。

2 新方案的提出

核電常規(guī)島的安裝作業(yè)過程中，發(fā)電機定子等大部件的吊裝技術(shù)難度大，廠房的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、起吊設(shè)備的采購等均需要滿足最大吊裝件的吊裝需求。下面提出另一種吊裝方案。

該方案擬配置與常規(guī)島橋式起重機噸位相當(dāng)?shù)奶У踉O(shè)備吊裝重量大的發(fā)電機定子，發(fā)電機定子重量達到橋式起重機2 倍的額定起重量。

2.1 方案實施技術(shù)條件

要想實現(xiàn)“小”橋式起重機抬吊大噸位的定子并安裝就位，即抬吊重量超出接近2 倍的額定起重量的方案，首先要同時滿足以下兩個條件。

1）定子抬吊過程中，橋機主梁的強度、剛度和穩(wěn)定性，滿足許用要求。

2）定子抬吊過程中，橋機的大車輪壓要小于最大輪壓。

同時滿足以上兩個要求，就能實現(xiàn)橋式起重機的“小馬拉大車”。

2.2 方案實施技術(shù)原理

橋式起重機吊載額定起重量時，小車位于跨中，主梁承受集中載荷，跨中截面最危險；將抬吊定子的集中載荷變?yōu)榫驾d荷，改變主梁受力狀態(tài)。圖1 為吊裝方案圖。

圖1 吊裝方案圖

支撐梁放在主梁跨端的1/4 處，支撐梁上放置液壓油缸，跨中單點受力變?yōu)殡p點受力，根據(jù)純彎曲變形公式可知，抬吊時起重量增大1 倍，但是力臂減小1/2，橋式起重機主梁承受的彎矩在受力點至跨中區(qū)間段內(nèi)沒有增加。

2.3 方案實施設(shè)計原理

該吊裝方案是基于三級載荷分配原理實現(xiàn)的，三級載荷分配的設(shè)計原理及方案如下（圖2）。

圖2 三級載荷分配技術(shù)

1）第一級通過鉤頭將重量傳遞至抬吊梁兩端。抬吊梁內(nèi)藏式吊具的特殊設(shè)計，能實現(xiàn)定子360°回轉(zhuǎn)，吊具固定端藏于抬吊梁的腹中，鉤頭采用曲梁式；

2）第二級通過抬吊梁兩端端梁與4 臺200t液壓提升裝置相連，傳遞重量至變截面箱型梁約1/4 位置的四點。由雙點集中載荷變?yōu)樗狞c分布載荷，改變載荷作用形式。

3）第三級通過箱型梁行走機構(gòu)多輪設(shè)計，通過行走車輪將載荷質(zhì)量傳遞到廠房框架結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)大噸位發(fā)電機定子的吊裝與平移。

3 應(yīng)用案例

該方案應(yīng)用到海陽核電廠AP1000 一期工程二號常規(guī)島發(fā)電機組的發(fā)電機定子吊裝工程。

該定子由三菱-哈電聯(lián)合體制造供貨，發(fā)電機定子凈重量為451t，定子外形尺寸為11.8m×5.62m×5.46m，重心與中心偏差240mm。

在廠房原有行車軌道上安裝發(fā)電機定子吊裝裝置（圖3），定子運抵廠房0m 層后，使用吊裝裝置將定子底部提升后，低速向基礎(chǔ)方向移動。待定子進入運轉(zhuǎn)平臺后，停止移動，將定子旋轉(zhuǎn)90°，使其方向與設(shè)計一致。繼續(xù)開動定子行走機構(gòu)，將定子移動到就位位置上方，下落至臺板上。定子從開始起吊至定子就位結(jié)束耗時4.5h。

圖3 發(fā)電機定子就位

施工安全、穩(wěn)定、快速的可控狀態(tài)，受到監(jiān)理、業(yè)主的一致好評。

4 小 結(jié)

傳統(tǒng)吊裝方案都體現(xiàn)了各自的施工特點，都受到項目本身多方面的因素影響。綜合比較以往多種成功案例，提出一種發(fā)電機定子吊裝方案，該方案以橋機為液壓提升裝置載體，通過改變單點載荷為多點載荷，不改變原有橋機主梁受力狀態(tài)，實現(xiàn)大噸位定子的抬吊工作。該方案安全性好、效率高、經(jīng)濟性好，為同類型發(fā)電機定子的吊裝工作提供了一種借鑒方案，對核電工程的施工、降低核電工程的建設(shè)成本均具有重要的意義。