电机定子吊装的工艺装备设计

电机定子吊装的工艺装备设计

余尚宇

南京磁谷科技股份有限公司

摘要：文章主要研究了电机定子吊装的工艺装备设计。以大型火电机组发电机定子吊装为基本方向，首先对电机定子传统吊装工艺进行研究分析，其中，具体从厂房内行车吊装、行车与履带式起重机抬吊和大型履带式起重机吊装三种工艺着重进行了阐述。在此基础上，提出了电机定子吊装架构的具体设计方案。然后对其进行了可行性分析，发现该方案符合电机定子吊装的工艺装备设计要求。但是链条葫芦牵引力需要借助人工人力拉取，对此提出了改进方案。以期为相关研究提供参考。

关键词：电机；定子吊装；工艺装备；设计

引言

我国国民经济的高速发展带动了各个产业行业的创新升级，在持续建设的过程中，各产业行业以及居民用电需求也随之增长。在能耗与排放持续增加的背景下，我国基于节能减排和可持续发展理念大力推进相关宣传教育工作。基于此，国内各类电站工程改变了发展方向，基于“上大压小”展开了改革实践工作。而在大型火电机组的电机工程中，提高单机发电功率可以增加燃烧率，进而有效控制污染排放。另外，电机定子吊装一直是电站施工的重点与难点，对整个电站建设存在决定性影响与作用。但是不同电站工程的施工条件与实际需求不同，这也使得不同工程的电机定子吊装工艺存在较大差异。本文基于大型火电机组发电机定子吊装工艺装备设计，结合350t级卷扬提升装置展开了探讨。

1电机定子传统吊装工艺介绍

1.1厂房内行车吊装工艺

厂房内行车吊装在电机定子的传统吊装工艺中属于比较常见的技术。对于厂房内需要依靠行车大梁进行吊装的场合，一般会优先考虑这种定子吊装工艺。厂房内行车吊装工艺的优势在于其实时操作过程相对简单，并且工期耗时较短，对降低工程成本消耗奠定了有利基础。厂房内行车吊装工艺的起升结构通常为同类型的卷扬机，一些电站还会根据实际施工环境选择液压提升装置。这类设置在吊装同步性及稳定性等方面，相比其他工艺装备设置有着碾压式的优势，对于保障施工安全和定子安装稳定有较大作用^[1]。从厂房内行车吊装工艺的经济性来看，会对施工单位增加吊钩梁及吊钩的成本，电站工程建设主办单位则需要增加大吨位行车、安装及厂房结构配置的成本。具体工艺流程实现需要将两台行车进行连接，并对每台行车配置一台小车，由四只吊钩完成扁担梁的起吊作业，然后在吊钩梁下部挂上吊钩，由扁担梁抬升。

1.2行车与履带式起重机抬吊工艺

行车与履带式起重机抬吊工艺相对复杂且要求较多。该工艺技术一般应用于在厂房行车起吊能力不足，且定子吊装位置处于近厂房端部的情况。但是行车与履带式起重机的提升速率变化较大且比较难控制，又缺乏厂房内行车吊装工艺的同步性优势，所以在定子吊装施工的过程中，吊机操作人员需要全神贯注进行操作且不断进行调整。所以行车与履带式起重机抬吊工艺对操作人员的专业素养要求较高。从行车与履带式起重机抬吊工艺的经济性来看，施工单位需要增加履带式起重机和起吊横梁的成本。对于移动距离相对固定的小型定子设备吊装，一般会优先考虑行车与履带式起重机抬吊工艺。行车与履带式起重机抬吊工艺进行电机定子吊装，需要对行车和履带式起重机合理分配扁担梁起重量，通过扁担下吊方式挂定安装。

1.3大型履带式起重机吊装工艺

大型履带式起重机吊装工艺需要在基础设备设施已经提前安装完毕，大型履带式起重机设备施工环境已经完成现场管控与风险防范工作，并且厂房结构施工不会对大型履带式起重机作业产生影响的情况下，才能正式开始单机吊装定子。与上述两项定子吊装工艺相比，大型履带式起重机吊装工艺的操作过程相对简单，工期耗时比较短且施工安全系数较高。从大型履带式起重机吊装工艺的经济性来看，施工单位需要计入大型履带式起重机的配置成本以及吊装场地的处理成本。

2电机定子吊装架构设计方案

2.1整体结构设计

此次研究以350t级的卷扬提升装置为具体参考对象。350t级卷扬提升装置的实际运作情况与吊装效果，与高低腿式350t的龙门式起重机没有较大区别。350t级卷扬提升装置的主要结构包括有：主梁、短地梁、长地梁以及长、短支腿。350t级卷扬提升装置的起升结构包括：卷扬机、扁担装置、定滑轮、动滑轮。其中，长、短支腿要与主梁连接并保证结构稳定性，地梁则于支腿一侧进行连接。主梁装置的上部要配备定滑轮装置（主梁小车），下部则需要对其安装四个120t的重物移运器^[2]。为了进一步加强350t级的卷扬提升装置的有效性与可靠性，确保运行操作过程中不会出现轨道偏移、吊装不稳定等情况，需要另外使用四只10t葫芦驱动小车行走机构进行衔接。之所以不采用大车行走装置，是因为考虑到地梁与支腿一侧连接需要保证地面施工空间的空余，以及地梁装置的稳固。

2.2安装流程设计

结合电机定子吊装的施工环境与支撑条件，通过综合考虑实际情况与施工需要提出了具体的安装流程。该方案如下：首先，结合电机定子吊装的具体为调整架构位置并完成吊装架构固定。其次，将电机定子托运到吊装装置下方方便操作的位置。再次，根据汽机平台标高校准定子高度，利用卷扬机对定子进行水平提升运动，确保定子与平台之间的有一定的距离且高于平台。最后，利用驱动小车带动定子向前移动大约10m，将定子安放在具体安装位置的上方。

2.3设计扩展

以电机定子吊装的工程实施需求为导向，吊装架构利用350t级圈养提升装置进行吊装，不仅可以满足600MW火电机组发电机定子吊装需求，同样也适用于135MW～350MW发电机组的定子吊装。但是基于统筹规划角度，如果要实现后期与续1000MW发电机组的定子吊装工程之间形成有效衔接，并为其运作奠定良好基础与稳定的操作空间，此次设计是按照达到800t级的要求实施的。

2.4吊装架构尺寸设计

电机定子吊装的架构尺寸设计需要充分结合吊装工程实际情况，包括基础设备设施条件、工程实施方向与定子吊装环境、工程量与工期控制等，同时以专业理论为依托，从而制定出详细的吊装架构整体设计尺寸。根据设计方案的尺寸标准以及汽机房平面图分析结果，建议600MW机组规格的定子吊装架构达到主梁长度19250mm，高度2050mm，跨度17050mm。柔性腿长度19860mm，刚性腿长度6062mm。另外，基于整体设计要求与钢结构承载性能需要，建议选择Q345B钢并保证钢结构整体重量要达到100t^[3]。

2.5内部结构设计

第一，起升结构以两台20t的卷扬机驱动为主要组成，在地面层（0m层）完成卷扬机安装后对柔性腿配备2只导向滑轮，然后在长支腿主梁上配备另外2只导向滑轮。其中，要保证滑轮组与结构的中心线完全重合。第二，内部结构设计要严格控制好主梁、扁担、支腿、地梁及其箱型梁之间的结构形式，通过将短支腿设计成双支腿，按照内八字形式分布加强整体构架的稳定性。第三，内部结构中关于滑轮组的设计建议采用额定荷载250t级。一共设计2套（4组）滑轮，每组分别配备10个滑轮并确保水平度和垂直度偏差符合标准要求。另外，因为轮滑组设计对扁担梁设计具有直接影响，所以轮滑组的设计还需要适当调整横向尺寸。

3可行性分析

此次以大型火电机组发电机定子吊装为例的架构设计，其结构相对简单且应力比较容易计算，但是为了进一步保证主梁的承载性、稳定性，判断设计是否符合电机定子吊装的施工要求^[4]。从弯曲应力来看，卷扬机提升装置设计荷载为350t，而扁担梁、起升千斤、滑轮组等吊具总重量约不超过20t。通过设计计算分析，发现主梁最大应力小于材料允许最大应力，因此主梁强度满足电机定子吊装要求。从局部压应力来看，结算结果为局部压应力小于材料允许最大应力，所以主梁设计充分满足正应力、剪应力、局部应力使用要求。从主梁下挠度来看，结算结果显示主梁下挠度小于允许最大挠度，并且此次计算没有结合设计中运行中和轨道接触面产生的荷载，主梁长度间还另外增设了加劲筋，因此实际的挠度可能会更小一些。从跨中剪切应力来看，计算结果表示跨中剪切应力小于允许最大剪切应力，满足电机定子吊装的要求。从组合折算应力来看，折算应力同样小于允许最大应力，满足吊装需求。

4电机定子吊装的工艺装备设计改进建议

将本次卷扬机提升装置产品运用到实际的电机定子吊装施工中进行检验，首次尝试基于1型号机进行326t电机定子吊装，最后吊装工程耗时将近6个小时。资实际吊装过程中，安排了专门的人员进行全程数据记录，包括观测腿垂直度、主梁下挠度的应力变化等。最后结果显示检测数据均在标准范围内，以此，基于此研究提出的卷扬机提升装置及其吊装架构，具有被投入到实际工程运用的价值。其中，在1型号手机的电机定子吊装过程中发现，有2只10t链条葫芦牵引力需要借助人工人力拉取才能运行。并且人力消耗较大，需要最少十人参与。因此在这一环节中的吊装作业效率较低。基于此，提出了改进方案。建议在主梁上再增加两根轨道并对其增设2台30t的液压推进器，从而实现均速推动小车带动定子平行移动。如此，不仅可以进一步控制和减少小车跑偏概率，还能缩减作业时间和避免过多的人力消耗，同时提升了吊装作业的安全性。

结语

综上所述，电机定子吊装对是发电机组工程建设中的关键工序，对整个工程具有决定性影响。电机定子吊装工艺属于衔接内容较多、程序相对复杂的工艺，并且非常容易受施工环境的影响，因此具体的吊装方法需要结合多重要素进行分析设计。电机定子吊装的工艺装备设计要根据项目具体的环境和条件决定。

参考文献

[1]李向勇,彭敬朝,刘平哲. 两种发电机定子吊装工艺探讨[J]. 机电信息,2022,(05):79-82.

[2]成明,倪旭,吴俣. 350MW机组发电机定子履带式起重机吊装方法[J]. 建筑机械化,2022,43(02):76-78.

[3]李广明. 小机组发电机定子吊装方案探讨[J]. 中国设备工程,2021,(17):134-136.

[4]殷元波. 600 MW机组工程发电机定子吊装方案优化[J]. 低碳世界,2020,10(11):132-133.