□ 陳天明

金沙峽水電站位于大通河中下游的青海省互助土族自治縣境內(nèi)，電站裝設(shè)容量為3臺(tái)20MW和1臺(tái)10 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電量26530萬KW。電站海拔2200m，距西寧市約141km，主要由擋水泄水建筑物（沖砂閘、溢流壩）、引水建筑物、發(fā)電廠房、尾水渠及開關(guān)站和生活區(qū)等設(shè)施組成。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為水電站的要件。對(duì)于中小型水電站，通常是轉(zhuǎn)子水平運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，安裝前在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行翻身。金沙峽水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重約80t，橋式起重機(jī)為QD100t/20t～16m，直接翻身存在困難。下面簡(jiǎn)要介紹一下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的翻身技術(shù)及金沙峽水電站工程的具體應(yīng)用。

一、水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的常規(guī)翻轉(zhuǎn)方法

轉(zhuǎn)子翻身通常有如下幾步：一是改造副鉤的提升能力，使副鉤能夠承擔(dān)至少超過轉(zhuǎn)子一半的重量；二是提升時(shí)，主鉤與轉(zhuǎn)子專用吊耳之間用鋼絲繩纏繞，副鉤與轉(zhuǎn)子大軸之間用鋼絲繩直接綁扎；三是提升過程中，主、副鉤同時(shí)提升，當(dāng)轉(zhuǎn)子離開地面約50cm之后，讓主鉤起升，副鉤根據(jù)起吊情況降落，直至轉(zhuǎn)子完成翻身。

在常規(guī)的翻身過程中，一般存在如下幾個(gè)問題：一是鋼絲繩的綁扎過長(zhǎng)，影響轉(zhuǎn)子的起吊高度；二是無法將鋼絲繩綁扎均勻，致使起吊過程中鋼絲繩受力不均；三是因鋼絲繩綁扎時(shí)纏繞的股數(shù)較多，容易產(chǎn)生背繩、吊耳割繩的現(xiàn)象。

二、金沙峽水電站所采用的轉(zhuǎn)子翻身方案

在金沙峽水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子翻身過程中，技術(shù)人員總結(jié)了多年的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)翻身過程進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算與校核，制訂了切實(shí)可行的方案。

（一）轉(zhuǎn)子翻身前應(yīng)具備的條件

由于轉(zhuǎn)子的翻身在安全性方面要求很高，因而翻身前需完成以下三項(xiàng)工作：一是吊車梁要通過全面驗(yàn)收；二是完成橋式起重機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)；三是安裝間轉(zhuǎn)子檢修坑要達(dá)到使用條件。

（二）橋吊副鉤改裝及鋼絲繩的選擇、校核(見發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)示意圖)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)示意圖

金沙峽水電站橋機(jī)20t的副鉤在轉(zhuǎn)子翻身時(shí)起重能力過小，不能直接配合主鉤進(jìn)行轉(zhuǎn)子的翻轉(zhuǎn)，所以要對(duì)橋吊副鉤增設(shè)定、動(dòng)滑輪組以提高副鉤的起重能力。初步考慮配備 2×2的 滑 輪組，將起吊鋼絲繩一端固定到橋吊上，同時(shí)在橋吊小車上固定一靜滑輪，另一端經(jīng)滑輪組連接到小鉤上，則副鉤的起重能力可增加為80t。該電站轉(zhuǎn)子重80t，主、副鉤同時(shí)提升時(shí)，每鉤所承擔(dān)的重量最大不會(huì)超過80t，增加2×2滑輪組完全可以滿足轉(zhuǎn)子翻身的要求。

1.捆綁繩的選擇及校核

由于捆綁繩直接承受著轉(zhuǎn)子的重量，故需選取較大的鋼絲繩。依據(jù)資料綁扎繩的安全系數(shù)范圍為8～10，取安全系數(shù)K1=8。

副鉤承擔(dān)重量按50t考慮，則鋼絲繩的總破斷拉力F總=50×8×9.8=3920KN，考慮用4根鋼絲繩捆綁轉(zhuǎn)子，則每根鋼絲繩必須滿足的破斷拉力F單=3920/4=980 KN

查資料選擇6×37＋1、φ39、公稱抗拉強(qiáng)度為1850MPa的鋼絲繩，其破斷拉力F1=1040KN＞F單，滿足要求。

2.起吊繩的選擇及校核

依據(jù)資料，起吊繩的安全系數(shù)范圍為5～6，取安全系數(shù)K2=5。

在副鉤增加了2×2的滑輪組后，起吊繩必須滿足破斷拉力 F起=50×5×9.8/4=612.5 KN。

依據(jù)資料，選擇6×37＋1、φ30.5、公稱抗拉強(qiáng)度為1850MPa的鋼絲繩，其破斷拉力F2=643KN＞F起，滿足要求。

3.吊耳的選擇及受力校核(見專用吊耳結(jié)構(gòu)圖、主鉤與專用吊具示意圖)

專用吊環(huán)結(jié)構(gòu)圖

由于該電站橋機(jī)的主鉤為對(duì)稱的雙鉤，因此考慮用厚度為40的鋼板設(shè)計(jì)兩個(gè)橢圓型的吊環(huán)，吊環(huán)上半圓內(nèi)側(cè)的曲率半徑與橋機(jī)主鉤外形尺寸配割，盡量使主鉤與吊環(huán)緊密接觸。下半圓內(nèi)側(cè)的曲率半徑要以轉(zhuǎn)子吊耳的直徑確定，以能自由套入轉(zhuǎn)子吊耳為宜，應(yīng)保證接觸角大于60。提升過程中，吊環(huán)與轉(zhuǎn)子吊耳接觸處涂抹黃油。為保證吊環(huán)的穩(wěn)定性，在主鉤受力拉緊之后，用鋼板將兩個(gè)吊環(huán)焊接為一整體。

吊環(huán)材質(zhì)選用σ=40mm的Q235鋼板，吊環(huán)寬度初步確定為100mm，每個(gè)吊環(huán)由兩層鋼板疊焊而成。吊環(huán)的校核計(jì)算過程如下：

1) 每個(gè)吊環(huán)的抗拉截面：S=80×100×2=16000mm2;

2) 吊裝過程中受力總截面:2×S=32000 mm2;

3) 由資料查得Q235鋼板的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，計(jì)算時(shí)按400 MPa考慮，則最大承受拉力F=400MPa×S總=40Kg/mm2×32000mm2=1280(T);

主鉤與專用鉤具示意圖

4) 安全系數(shù)k=1280/80=16，安全系數(shù)滿足要求。

因吊環(huán)與吊鉤、吊耳之間為緊密接觸，故不再做抗彎及穩(wěn)定性校核。

（三）結(jié)果分析

1.吊環(huán)與轉(zhuǎn)子吊耳之間在提升過程中為滑動(dòng)，受力較好，翻轉(zhuǎn)過程均勻，不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子抖動(dòng)的現(xiàn)象。

2.用吊環(huán)代替鋼絲繩，避免了鋼絲繩纏繞過程中因纏繞長(zhǎng)度不均而造成的受力不均、背繩及吊耳割繩的問題。

3.吊環(huán)的長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，在不影響吊裝的情況下盡量縮短吊環(huán)的長(zhǎng)度，這樣可以解決吊裝時(shí)鋼絲繩纏繞過長(zhǎng)而影響轉(zhuǎn)子起吊高度的問題。

此外，在轉(zhuǎn)子翻轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)注意副鉤繩與轉(zhuǎn)子磁極接觸處要用方木墊開，以避免轉(zhuǎn)子磁極局部受力過大。