吴忠1号发电机吊装重大施工方案概述.docx
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吴忠1号发电机吊装重大施工方案概述
目录
1编制依据1
2工程概况及主要技术参数1
3施工准备1
4施工方案4
5吊装工具核算7
6吊装过程中可能出现的问题14
7安全文明施工措施15
8方案应急处置预案16
9绿色施工17
10强制性条文17
11精细化施工管理计划表(附表I)19
12危险源因素辨识与评价表(附表II)19
13环境因素识别评价表(附表III)19
14附图19
附表I:
精细化施工管理计划表20
附表II:
危险源因素辨识与评价表25
附表III:
环境因素识别评价表26
附图I:
发电机定子吊装示意图一27
附图II:
发电机定子吊装示意图二28
1编制依据
1.1《国网公司基建安全管理规定》【2013】(1753号文);
1.2《工程建设标准强制性条文》(电力工程部分)2011年版;
1.3《电力建设安全工作规程》DL5009.1-2014;
1.4《起重与运输》;
1.5《起重机设计手册》2013年版;
1.6材料力学(第二版)高等教育出版社;
1.7中国电力工程顾问集团西北电力设计院设计的图纸;
1.8东方电气有限责任公司提供的发电机设备图纸及安装资料;
1.9江西起重机有限公司提供的QD80/20t型桥式起重机施工图纸;
1.10《GYT-200C型液压提升装置说明书》(国网北京电力建设设计院)
2工程概况及主要技术参数
2.1工程概况
本工程发电机选型为东方电气有限公司发电机厂生产的QFSN-350-2-20型水氢氢冷汽轮发电机,其额定功率为350MW。
汽轮发电机沿厂房纵向顺列布置,中心线距A、为8.5m,距B轴13m,1#汽轮发电机基座位于5~7轴之间。
发电机定子采用GYT-200C型钢索式液压提升装置卸车、吊装、就位:
分别将两台行车的小车停到靠近B排柱处。
在行车大梁小车轨道上放置2根箱形梁Ⅰ,在箱形梁Ⅰ底部用连接板与2根箱型梁Ⅲ采用销轴连接,箱型梁Ⅲ上部固定放置2台GYT-200C型钢索式液压提升装置(液压千斤顶),每台液压千斤顶采用24根高强度预应力钢绞线(1×7-Φ15.2)与1根箱形梁Ⅱ连接,箱形梁Ⅱ扁担与450t大钩用销轴连接后吊装定子,启动液压提升装置吊装定子就位。
详见《发电机定子吊装示意图一》、《发电机定子吊装示意图二》。
2.2主要技术参数
2.2.1发电机定子有关参数如下:
定子起吊重量196吨(不包括端盖、冷却器、底板、出线盒)
定子外形尺寸(长×宽×高)8000×4420×4000mm
同侧两吊耳间距2240mm
两侧吊耳间距4420mm
3施工准备
3.1施工技术准备
3.1.1东方电气有限责任公司提供的有关设备图纸、文件资料已到位并经过联合会审。
3.1.2定子进入施工现场后经过设备静态联合验收并验收合格。
3.1.3作业指导书已经有关部门审批并签字完成。
3.1.4对所有参加施工人员进行作业指导书安全技术交底,交底内容明确后在交底书上签字。
3.1.5施工前相关作业工作票已办理。
3.1.6施工前组织相关人员对专用提升装置进行联合检查验收。
3.2相关作业人员要求
3.2.1特种作业人员必须持证上岗。
3.2.2施工负责人,必须由经专业培训且具有丰富起重施工经验的人员担任。
3.2.3所有施工人员在施工前必须参加安全、技术、质量交底,并熟悉掌握定子卸车、转动、拖运吊装程序、安装方法和在施工中的注意事项。
3.2.4所有施工作业人员必须按作业指导书的要求进行施工。
施工前对有疑问或不清楚的问题应请教技术人员直至弄懂弄通,不得盲目施工。
在施工过程中如发现问题应及时向技术人员及现场指挥汇报,不得擅自处置。
3.3劳动力组织
施工负责人1人负责定子卸车、拖运及整个吊装就位过程的组织协调工作
技术总负责1人制定起吊措施,并对起吊安全负责
技术员1人实施起吊措施,安全、技术交底及施工过程的监督
起重总指挥1人负责定子的吊装、拖运就位指挥
起重工4人负责定子的卸车、拖运、起吊及钢绞线的穿绕及预紧工作
操作工4人负责液压提升装置调试操作及卷扬机的操作和监护
安装工8人负责定子专用工具的安装、拆除
专职安全员2人负责全过程的安全监督和安全文明施工
电工2人监护并保证行车、液压提升装置动力的正常供应
电、火焊工2人负责台板垫板工机具安装和拆除配合工作
3.3定子吊装组织机构
序号
责任分工
姓名
1
总指挥
吴国林
2
技术总负责
代兴龙
3
现场负责
蒋斌
4
现场技术负责
何调荣
5
安全负责
周波
6
起重指挥
许金彪
7
行车操作
王瑛
8
12.6m监护
郭喜元
9
地面监护
范勇
11
1#行车液压提升装置操作人员
白克宁
12
机械维护
关海瑞
13
电气维护
童一鹏
14
现场后勤保障、宣传
郭红
15
现场保卫
宋立华
3.4定子吊装机具准备
定子吊装机具准备见下表:
序
号
设备部套
件名称
单
位
数
量
外形尺寸
(长×宽×高)
(mm)
重量(kg)
备注
单重
总重
1
液压千斤顶
台
2
680×630×1180
785
1570
GYT200C
2
液压泵站
台
2
1640×750×1250
1300
2600
3
上锚头组件
组
4
Φ280×130
36
144
4
下锚头组件
组
4
Φ280×170
50
200
卡爪
副
400
Φ32×52
80
5
钢索梳导板
个
4
Φ400×60
10
40
6
左旋钢绞线
根
24
Φ15.2×26m
528
1860Mpa
7
右旋钢绞线
根
24
Φ15.2×26m
528
1860Mpa
8
箱型梁Ⅰ
根
2
6600×680×700
4200
8400
9
箱型梁Ⅱ
根
1
9300×900×1200
11000
11000
10
箱型梁Ⅲ
根
2
2255×480×640
1200
2400
11
450t大钩
个
1
5000
5000
12
Φ64mm-24m
钢丝绳
根
2
6×37-170,自备
708
3.5施工场地和力能供应
3.5.1定子进场路线卸定子处地基要求夯实,地耐力为160KN/㎡。
3.5.2大件运输路转弯半径符合大型拖车的转弯要求。
3.5.3汽机房检修间0米定子卸车位置及基础处理区域图:
图1汽机房检修间0米定子卸车位置及基础处理区域图
3.5.4力能供应:
满足如下起重机械的电力供应。
3.5.4.1液压提升装置:
380V、66KW;
3.5.4.280/20t行车:
380V、96KW,共两台。
3.6现场施工条件准备
3.6.1汽机厂房两台QD80/20t型桥式起重机负荷试验结束,经专业质检部门检验合格并取得使用许可证。
3.6.2发电机基础已浇注完毕,强度达到最终强度,土建已完成交安工作;底板、二次灌浆挡板已安装完毕,并经检查验收合格。
3.6.3运输道路已确定且平整坚实可靠,符合运输条件。
3.6.4清除12.6米平台4~7轴间汽轮发电机组纵向中心两侧4米范围内的设备及其它物件。
3.6.5发电机出线罩预先放置在6.3米平台相应位置。
4施工方案
4.1定子吊装工具的安装
4.1.1分别将发电机定子吊装装置中的箱形梁Ⅰ、箱型梁Ⅲ、连接板、销轴、GYT-200C型液压千斤顶、液压泵站等运输至汽机房零米检修区位置,箱型梁Ⅱ吊装至12.6米平台纵向放置在机组轴向中心线3~5轴处。
4.1.2将2台GYT-200C型钢索式液压提升装置分别固定在2根箱型梁Ⅲ上面,并吊装至合适位置便于组合。
4.1.3利用A排外的M18000履带吊,吊起箱形梁Ⅰ用四根连接板和箱型梁Ⅲ用销轴连接起来,并将组合后的箱形梁Ⅰ和箱型梁Ⅲ吊装至2台行车大梁横担在小车轨道上,用手动葫芦牵引至机组中心位置处。
4.1.4将液压提升装置操作平台及泵站吊装至行车大梁上并固定。
4.1.5穿绕钢绞线,并在12.6米平台将GYT-200C型液压千斤顶与箱型梁Ⅱ扁担连接,紧固箱型梁Ⅱ下猫头固定螺栓。
注意:
钢绞线穿装过程中,千斤顶上下猫头孔位与箱型梁Ⅱ下猫头孔位一致。
4.1.6测量调整2台行车的中心距离与箱型梁Ⅱ猫头孔位中心距离一致,偏差控制在10mm之内。
4.1.7安装液压提升装置限位传感器,连接千斤顶与泵站间的油管道,连接控制电缆及动力电缆。
4.1.8启动液压提升装置。
检查各部位是否完好;执行指令是否正确;2台千斤顶是否同步;上、下猫头卡爪与钢绞线配合良好。
4.1.9启动液压提升装置,提升箱型梁Ⅱ,在底部通过销轴与450t大钩用销轴连接。
4.1.10钢绞线受力后,检查所有钢绞线受力是否均匀并进行调整。
连接示意图如下图所示:
图2定子吊装工具的安装示意图
箱形梁Ⅰ放置在行车大梁轨道上后,在箱形梁与行车大梁之间衬垫钢轨,增大箱形梁与行车大梁的接触面,并在箱形梁Ⅰ上焊接角钢做限位,防止箱形梁Ⅰ移动。
4.2两台行车相连和加固:
本次吊定子两台行车并车后中心距离为8.7米,液压提升装置安装完毕后,检查2台中心距离满足组车的要求。
拆除大车桥架中间撞头,用两根20#双拼槽钢在撞头部位将2台行车连接成一体,双拼的[20a槽钢长约1820mm在A、B排两行车端梁上进行焊接,将两行车联接为一体。
将两台行车控制调整为“遥控”操作,在大车行走时统一控制同时驱动。
图3两台行车连接加固示意图
4.3发电机定子吊装
4.3.1发电机定子用平板车运至汽机房。
4.3.2平板车进入厂房时,通过调整平板车使定子中心位置处于起吊中心位置。
4.3.3落下吊钩,用2根φ64mm钢丝绳3股兜在定子吊攀上。
4.3.4在2根φ64mm钢丝绳不受力的状态下用水准仪测量行车大梁的挠度值并进行记录。
4.3.5测量结束后,启动2台液压提升装置,起升速度应保持一致。
当所有钢索和钢丝绳都受力均匀时,停止起升进行检查,检查扁担是否水平、钢丝绳、钢索是否顺畅,钢索受力是否均匀。
若扁担、钢索、钢丝绳异常应落下重新调整直到正常为止。
4.3.6一切正常后,继续起升液压提升装置,当定子离开平板车约100mm后,停止起升。
检查索具、扁担、横梁、行车有无变形和异常,如此反复进行3次。
4.3.7吊起定子,用水准仪测量行车大梁的挠度值;落下定子并测量行车大梁的挠度。
将两种状态下的行车大梁的挠度进行对比,看挠度值是否在允许范围内。
如无异常进行后续工作。
4.3.8如未发现任何异常,落下定子拆除运输支座。
继续起升液压提升装置,当定子离开运输支座约400mm时,开走平板车。
4.3.9继续起升液压提升装置,起吊定子。
当定子最底部超过运转层200mm(标高12.8米)时,停止起升,开始走动两台行车。
4.3.10当定子纵向中心与定子基础横向中心一致时,停止行走,将定子旋转90°(励端指向扩建端),定子纵向中心应与机组轴向中心一致。
4.3.11缓慢落下450吨吊钩,清理定子支撑底脚板锈蚀、污垢,当定子接近于底板顶部时,用事先布置的4台200t液压千斤顶在吊攀位置支撑定子。
4.3.12拆除2根φ64mm的钢丝绳及液压提升装置,定子吊装工作结束。
5吊装工具核算
5.1箱形梁、行车承载力:
箱形梁Ⅱ承载力:
F1=定子重量+吊绳重量+450t大钩重量=196+1+5=202t,按200t校核;
箱型梁Ⅲ承载力:
F4=(F1+箱形梁Ⅱ重量+钢绞线重量+2台液压千斤顶)/2=105.8t,按110t校核;
箱形梁Ⅰ承载力:
F2=F4+箱型梁Ⅲ重量=107t,按110t校核;
行车大梁承载力:
F3=F2+箱形梁Ⅰ重量+单台提升装置总重=112.5t,按115t校核;
5.2箱形梁Ⅱ校核
5.2.1箱形梁Ⅱ受力计算:
5.2.2确定箱形梁Ⅱ吊孔中心距离为8700mm,如图二所示。
5.2.3箱形梁Ⅱ截面系数计算:
箱形梁Ⅱ截面如图一,截面系数计算如下:
Jx=(BH3-bh3)/12
=〔100×1003-78×923〕/12=3271861cm4
Wmax=Jx/Y0=2103829.3/50=65437cm3
Y0——中性层最大距离。
5.2.4箱形梁Ⅱ受力分析:
箱形梁下吊耳实际承重F1按200t进行校核计算:
Mmax=PL=100000×435=43500000Kg·cm
M自重=qL2/8=10800×8702/(930×8)=1098726Kg·cm
M=Mmax+M自重=44598726Kg·cm
L1梁弯曲应力值
σ=M/Wmax=44598726/65437=681Kg/cm2<1400Kg/cm2。
L1梁挠度f
F=PL3/48EJ
=200000×8703/(48×2.1×106×2103829.3)=0.62㎝<L/700=1.33㎝
L——箱形梁Ⅰ总长,L=9.3m。
5.3箱形梁Ⅰ校核
箱形梁Ⅰ受力按110吨计算,其截面系数计算如下:
Jx=(BH3-bh3)/12
=〔68×703-60×623〕/12=752026cm4
Wmax=Jx/Y0=752026/35=21468.5cm3
Y0——中性层最大距离。
箱形梁两端受力的计算距离为4m(小车轨道中心距为4.25m,按4.5m计算完全符合要求),计算如下:
Mmax=PL=55000×150=8625000Kg·cm
M自重=qL2/8=4200×4502/(660×8)=161079.5Kg·cm
M=Mmax+M自重=8786079.5Kg·cm
L1梁弯曲应力值
σ=M/Wmax=8786079.5/21468.5=409.25Kg/cm2<1400Kg/cm2。
L1梁挠度f
F=PL3/48EJ
=57500×4503/(48×2.1×106×752026)=0.069cm<L/700=0.94cm;
L——箱形梁Ⅰ总长,L=6.6m。
5.4箱形梁Ⅲ校核
箱型梁Ⅲ为两根,每根受力按115吨校核计算。
Jx=(BH3-bh3)/12=〔48×643-36×583〕/12=5558880cm4
Wmax=Jx/Y0=5558880/24=231620cm3
Y0——中性层最大距离。
箱型梁Ⅲ受力计算如下:
Mmax=F×L=57500×67=3852500Kg·cm
M自重=qL2/8=1200×1202/226×8=10000Kg·cm
M=Mmax+M自重=3852500+100000=3952500Kg·cm
L1梁弯曲应力值
σ=M/Wmax=3952500/231620=17kg/cm2<[σ]=1400Kg/cm2
上梁挠度梁挠度f
F=PL3/48EJ=115000×2263/48×2.1×106×333165.3=0.0395 L——箱形梁Ⅲ总长,L=2.26m。 5.5箱形梁Ⅱ下吊耳校核 箱形梁Ⅱ与450t大钩采用4只销铰连接,箱形梁Ⅱ上每个连接点采用2只焊接吊耳,吊耳外形尺寸如下图。 吊耳总受力按为Q=200000/8=25000Kg 5.5.1箱形梁Ⅱ下吊耳拉应力校核 吊耳如图可知: A-A截面最大拉应力计算 σ——板孔壁承压应力,MPa; P——吊耳板所受外力,P=25000Kg; δ——吊耳厚度,δ=50mm; d——板孔孔径,d=120mm; R——吊耳板外缘有效半径,R=180mm; r——板孔半径,r=60mm; [f]——吊耳板材料抗剪强度设计值,[f]=140MPa; 计算σ=5.7Kg/mm2=56.1Mpa<[f]。 5.5.2吊耳焊缝的核算: σ=N/(hL)≤βff σ——垂直于焊缝方向的应力,MPa; N——焊缝受力,N=1.4P=1.4×25000Kg=35000Kg; h——焊缝的计算厚度,h=0.7hf=0.7×20mm; L——角焊缝的长度,L=500mm; σ=5Kg/mm2=49Mpa<[f]。 5.5.3销轴校核 每只销轴承载力: P=200000/4=50000Kg=490KN。 5.5.3.1销轴最大弯曲强度计算: Mmax=PL/4=490×0.16/4=19.6KN·m W=πd3/32=169560mm3 σmax=M/W=116N/mm2<[σ]=360N/mm2 5.5.3.2销轴最大剪应力计算: 135648 τmax=16P/(3×πd2)=57.8N/mm2<[τ]=125N/mm2 5.5.3.3销轴平均剪应力计算: τ=P/(2×πr2)=21.7N/mm2<[τ]=125N/mm2 5.6箱形梁Ⅲ与箱形梁Ⅰ连接吊耳、销轴校核 箱形梁Ⅰ承载力按110t校核。 每根箱形梁Ⅲ与箱形梁Ⅰ采用4根连接板连接,上下部位各4只销轴、4只吊耳,与连接板间的吊耳、销轴外形尺寸如上图所示。 每只吊耳承载力: P=110/(4×2)=13750Kg。 5.6.1吊耳校核 5.6.1.1吊耳承压应力校核 σ——板孔壁承压应力,MPa; P——吊耳板所受外力,P=13750Kg; δ——吊耳厚度,δ=30mm; d——板孔孔径,d=65mm; R——吊耳板外缘有效半径,R=100mm; r——板孔半径,r=32.5mm; [f]——吊耳板材料抗剪强度设计值,[f]=140MPa; 计算σ=9.587Kg/mm2=93.95Mpa<[f]。 5.6.1.1吊耳焊缝强度校核: σ=N/(hL)≤βff σ——垂直于焊缝方向的应力,MPa; N——焊缝受力,N=1.4P=1.4×13750Kg=15125Kg; h——焊缝的计算厚度,h=0.7hf=0.7×20,mm; L——角焊缝的长度,L=220mm; σ=4.91Kg/mm2=48.125Mpa<[f]。 5.6.2销轴校核 每只销轴承载力: P=110/4=27500Kg=269.5KN。 5.6.2.1销轴最大弯曲强度计算: Mmax=PL/4=269.5×0.14/4=9.4KN·m W=πd3/32=26947.6mm3 σmax=M/W=348N/mm2<[σ]=360N/mm2 5.6.2.2销轴最大剪应力计算: τmax=16P/(3×πd2)=108.3N/mm2<[τ]=125N/mm2 5.6.2.3销轴平均剪应力计算: τ=P/(2×πr2)=40.6N/mm2<[τ]=125N/mm2 5.6.3连接板校核 箱形梁Ⅰ承载力F2=107t,每个连接板承载力F=10700/4=26750Kg。 σ——板孔壁承压应力,MPa; P——吊耳板所受外力,P=107000/4=26750Kg; δ——厚度,δ=40mm; d——板孔孔径,d=65mm; R——吊耳板外缘有效半径,R=100mm; r——板孔半径,r=32.5mm; [f]——板材料抗剪强度设计值,[f]=140MPa; 计算σ=9.587Kg/mm2=137Mpa<[f]。 5.7行车大车轮压的校核: 根据QD80/20t-21.1m桥式起重机总图得知,行车大车的最大轮压在抬吊定子时许用值为283.7kN,即28.95t。 行车大梁受力如下图: F1——为行车每根单梁所承受的负载,F1=57.5t; G——为每根桥架的重量,G=16.8t; F2——为行车每根单梁所承受的小车负载,F2=21.8/2=10.9t; R1——为A排侧单梁行车行走轮承受的重量; R2——为B排侧单梁行车行走轮承受的重量。 根据力矩平衡计算可知: R1=45.51,R2=39.67t; 每台行车的每个大梁由两个行走轮支撑,由上面计算可知,每个大梁的最大支撑力为R2=48.66t,因此每个行走轮所受的压力为: 45.51/2=22.755t<28.95t。 这说明行车的轮压是满足定子吊装要求。 5.8定子吊装钢丝绳受力计算: 用两台行车抬吊定子,钢丝绳选用2根长30米φ64(6×37+1)的钢丝绳, 每点3股受力,共四点受力。 钢丝绳的夹角为29°, 如图所示,钢丝绳斜向受力为56.58t。 φ64(6×37+1)的钢丝绳在抗拉强度为1700MPa时,破断拉力 F=52×D2=212.992t, 因此钢丝绳的安全倍数为: K=(212.992×3)/56.58=11.29>6满足使用要求。 5.9发电机定子提升高度校核 采用CAD软件1: 1制图,校核在发电机提升过程中,各箱型梁与行车、房屋架间空挡尺寸满足吊装要求: 发电机定子提升至12.6米平台,定子最底部位较12.6米高200mm时,箱型梁Ⅱ顶面距离行车桥架底面距离为310mm; 箱型梁Ⅰ横担在行车桥架小车轨道上,箱型梁Ⅰ顶面距离房屋架最底面距离为1000mm。 5.10GYT-200C型钢索式液压提升装置负荷率计算 单台GYT-200C型钢索式液压提升装置设计满负荷承载力为200t。 在定子吊装过程中,单台液压提升装置最大承载力为100t,折减系数取0.8,计算负荷率如下: 负荷率η=106.5/(0.8×200)=66.56%,满足吊装要求。 6吊装过程中可能出现的问题 6.1两行车同步行走和两台液压提升装置同步起升问题 在定子吊装过程中,将两台行车控制调整为“遥控”操作,在大车行走时统一控制同时驱动。 两台液压提升装置的同步性主要靠进油阀来控制,可采用同一台操作模块进行控制。 6.2电源问题 为保证定子在吊装过程中的顺利进行,现场要求配备的电源必须可靠,且须有经验的电工两名在现场准备随时应急。 电源必须满足四台液压提升装置同时起吊的要求,确保在吊装过程中用电不出现任何问题。 6.3监护问题 定子吊装的时间,约需240分钟,要求现场安排的监护人员不得离开各自的监护岗位,发现问题及时向指挥通报。 定子吊装过程涉及的范围大、人员多。 因此,吊装过程中必须统一指挥,统一调动、统一安排。 没有指挥的命令,任何人无权擅自进行操作;任何人无权随意进行指挥。 6.4安全问题 由于定子吊装是汽机设备吊装中的最重件,吊装难度大,技术性强、涉及面广,安全隐患相对较多。 因此,在吊装前必须对吊装使用的各种设备进行详细、认真的安全检查。 并对液压提升装置布置好后,进行一次系统、彻底的检查。 a对吊装中使用的液压提升装置及行车要进行认真的检查,对刹车应特别检查;该更换的部件一定要更换,排除一切存在的隐患,确保吊装全过程行车不出现任何问题,运行安全、灵敏、可靠。 b对吊装中使用的索具进行详细认真的检查,不合格的索具严禁使用。 c吊装前两台行车并车后必须进行空负荷行走,检查确认操作同步,同时检查轨道不平度,确保吊装过程中行车行走平稳无卡涩、跳动。 7安全文明施工措施 7.1施工前由施工负责人做技术交底,凡参加施工的人
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