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发电机定子多种吊装方案与计算

郑岩

定子是发电工程的核心部件，也是工程施工中最重的大件。其定子重（运输重量/吊装重量）：30MW：44.72/42t、 50MW:68/66t、 200MW：178/174.4t、300MW：201/194t、 600MW：335/325t、 1000MW：462/443t。

定子吊装重量超过桥吊额定负载时应完整校核：箱型结构几何尺寸、载荷技术、强度计算、稳定校核、刚度计算、焊缝强度计算、千金钢丝绳计算、牵引钢丝绳牵引力计算、吊钩强度计算、轮压计算、扁担设计、吊车轨道梁校核、牛腿强度校核、两台吊桥抬吊负荷分配计算等。

上述计算校核中，视吊装方案不同，而校核技术重点不一，按需舍取。一般重点放在桥吊主梁强度和端梁强度校核。根据需要在桥吊订购时，将主梁端梁强度加大，也是一种可行的方案；采用绳索液压提升不用吊车则无需校核。多种发电机定子吊装，其方案类别及校核主要内容简述如下。

第一种方案：

两台桥式吊车抬吊，大车小车均可移动，但不准同时操作两个动作的方案；桥式吊车主梁，厂家允许可移动的最大集中荷载为75×1.1=82.5t。

一、两台75t桥吊抬吊发电机定子计算

发电机定子净重：174396.4kg；（即起吊就位重量）

桥吊总重：86266kg（其中小车重30316kg，桥架重55950kg）共2台；

定子吊装用钢丝绳：φ60.5mm，L＝22m 一对。φ60.5mm钢丝绳重量12.3kg/m，加上钢丝绳插接段，一对总长60m，因此，钢丝绳总重为：12.3×60＝738kg；

自制吊装扁担：φ426×12mm，L＝10m的无缝钢管，灌满混凝土（强度等级为C30）。

钢管重量计算：

ρπh（R2-r2）＝7.85×3.14×10×（0.2132-0.2042）＝0.925t

混凝土重量计算：ρπr2h＝2.4×3.14×0.2042×2.266＝0.711t

则吊装扁担重量为：0.925+0.711＝1.636t；

140t滑轮组一对，共2t。

两台桥吊总起升重量计算：174.3964+0.738+1.636+2＝178.77t

加上卡扣及平行滑轮，总重约179.5t。

为满足桥吊起升重量在1.1倍动负荷范围内，需拆除整套副起升装置，并用一对140t滑轮组替换两台桥吊主钩，单台桥吊副起升装置5.327t，主钩及滑轮组2.25t，则两车实际载重量为179－10.654－4.5＝163.846t，因此单台桥吊载重为163.846÷2＝81.923t＜82.5t，在桥吊1.1倍带负荷范围内，满足桥式吊车厂家要求。

（三）地下室支撑校核计算

定子重174.3964t，在滑道上设置4个60t级重物移运器，则每个移运器承担定子重量的1/4，即174.3964/4＝43.6t，存在动载因素，按单根管承担50t 计算。支撑钢管为φ219×7mm，长度L=2.5m，其惯性半径ρ＝7.5cm，则长细比λ＝L/ρ＝250/7.5＝33，查表得φ＝0.958，219×7mm钢管其截面面积A＝46.82cm2，则其压应力

σ＝F/Aφ＝50000/（46.82×0.958）＝1115kg/cm2

σ＜[σ]1600kg/cm2，故采用φ219×7mm钢管作为支撑安全。

（四）桥吊主梁抗弯强度校核

两台75/20T桥式起重机厂家资料，主梁截面尺寸高2000mm，宽800mm箱形

梁结构。具体截面形状见上图：（桥式吊车主梁截面尺寸代号图括号部分）

上下盖板到形心惯性矩为I

1，单侧腹板惯性矩为I

2

，箱形梁的惯性矩为I：

I＝2I

1+2I

2

； I

1

＝b

1

h

1

3/12+a

1

2A

1

； I

2

＝b

2

h

2

3/12；

b 1＝80cm，h

1

＝1.6cm，a

1

＝99.2cm，A

1

＝b

1

h

1

＝128cm2； b

2

＝0.8cm，h

2

＝

196.8cm。

将上述值代入后，可求得I

1＝1259629cm4，I

2

＝508141cm4，I＝3535540cm4。

上下盖板到形心的最大距离为y＝100cm，则得出该梁的弯曲截面系数W＝I/y＝35355.4cm3。

定子吊装时，小车在跨中时主梁承担的弯矩最大，每台桥吊总重为86266kg，单台桥吊副起升装置5.327t，定子起吊重量的一半为178.77/2＝89.4t，则单侧轨道梁对1侧桥吊主梁的支反力为（86266－5327+89400）/4＝42585kg。

每个桥吊主梁的重量为27975kg，桥吊跨距为28.5m，则：

Mmax＝（42585×2850/2）－（27975/2）×（2850/4）＝50717175kg·cm 所以σmax＝Mmax/W＝50717175/35355.4＝1434kg/cm2

σmax＜[σ]＝1600kg/cm2（主梁钢板的材质为Q235b），故安全。

（五）吊装扁担及吊装钢丝绳强度校核

140吨滑车组与扁担及定子的连接，对其进行受力分析：

静子重174.3964t，则F1＝174.3964/2＝87.2t，求得F＝104t，F2＝56.22t

1、抗弯校核

M＝F1×13.3＝87.2×103×13.3＝1159760kg·cm

W＝π（D4d4）/320D＝π（42.64－40.84）/（32×42.6）＝1203cm3

则σ＝M/W＝1159760/1203＝964kg/cm2＜[σ]＝1600kg/cm2

2、抗压稳定性校核

扁担两端受力为F2＝56.22t，相当于自由杆件。

φ426×9mm的无缝钢管横截面面积S＝117.9cm2，惯性半径ρ＝14.74cm，则长细比值λ＝1/ρ＝（830+13.3×2）/14.74＝58.1

查钢材折减系数表得φ＝0.842，则扁担压应力为：

σ＝F2/Sφ=56220/（117.9×0.842）＝566.3kg/cm＜[σ]＝1400kg/cm2

因此，扁担强度足够。