一种水力发电机磁极吊装装置

  完成单位：湖北清江水电开发有限责任公司

  主要完成人：吕强、彭平进、施仁毅、李华

一、研发背景

湖北清江水布垭水电站位于清江巴东县水布垭镇，装机容量1840MW，是华中电网骨干调峰调频电站。水布垭单台机组磁极共有20对，其磁极长约3400mm，重约86kN。

水布垭电站C及级以上检修中，都需要将磁极吊出检查处理。电站自投产以来，机组磁极吊装方案是：在主钩上挂2根8吨10m吊带，吊带自下而上锁紧磁极，再用尼龙绳自上而下打腰绳。

原方案在实施过程中，由于主勾起吊点难以做到与磁极重心垂直，起吊过程中磁极容易发生倾斜，如果倾斜角度较大，会发生磁极从侧边滑出的风险；在整个捆绑中也费事费力；在磁极吊起后放倒，磁极上部也容易从吊带中滑出，造成磁极摔地，严重损伤磁极。该操作方式存在因规范性缺失引起的磁极滑脱、磁极砸地的安全风险，主要存在于质心的匹配和磁极的放倒环节。

为了在吊装过程中起吊平稳，安全可靠，又提高作业效率，研制磁极吊装专用工具。

二、发明团队介绍

该磁极吊装工具的发明团队成员9人，均来自于湖北清江水电开发有限责任公司检修公司起重班。湖北清江水电开发有限责任公司检修公司负责清江流域隔河岩电厂、高坝洲电厂、水布垭电厂共11台水轮发电机组的A、B、C级检修及D级检修中的特殊部分；此外还承担流域电厂保安电站和峡口塘电站13台小机组的A、B、C级检修。团队成员在检修中主要负责各类水电检修工作中的起重工作。

团队9人中有2人为党员，35岁以下青工占44.4%。经过多年经验和技术积累，该团队具备了大型水轮发电机组吊装方案的策划、实施能力。在日常检修工作中，团队成员集思广益，勇于创新，通过设计起重工具和改进起重工具，解决了诸多水电检修起重工作中遇到的难题。

三、成果(专利)简介

该成果已取得实用新型专利证书，实用新型名称为一种水力发电机组磁极吊装装置，授权公告日为2019年11月5日。

1.新工具特点

新工具使用方法：通过专用工具夹紧磁极，上下垫入枕木，大钩挂吊带卡环连接专用工具的吊耳，每次起吊一段距离就加腰绳，直至磁极被吊起。

2.新工具优点：

（1）可以保证磁极不会发生前后移动，重心一直保持与大钩同一铅垂线上；

（2）起吊时间更短，缩短了周期，降低劳动强度；

（3）用专用工具代替吊带，更加安全可靠。

3.磁极吊装专用工具相关设计参数

磁极吊装专用工具相关设计参数，见表1。

表1  磁极吊装专用工具相关设计参数

相关校核说明：

  （1）吊带的校核

磁极重量大约8t，考虑到起吊过程有较大的摩擦力，取总重G=8.5t，吊带与竖直方向大约30°夹角，单根吊带受力F=G•cos30°=7.36t＜8t，故两个8t吊带符合要求；

（2）螺杆的校核

拉伸应力σ：σ=G/S=8.5t/817mm2=104Mpa<σs=240Mpa

切应力τ:由于起吊过程中，螺杆几乎不受水平方向的力，故其切应力必定在许用切应力范围内；

由上面螺杆的校核，可知所选的螺杆尺寸及其精度符合要求。

4.本专利的关键点和保护点

通过专用工具夹紧磁极，上下垫入枕木，大钩挂吊带卡环连接专用工具的吊耳，可以保证磁极不会发生前后移动，重心一直保持与大钩同一铅垂线上。

   5、本专利的优点或有益效果

（1）消除了磁极吊装操作过程中的系列安全风险。磁极吊装过程中不会发生前后重心偏移，在放倒和竖起时尤其安全可靠。

（2）提高功效一倍。以吊出操作为例，由3小时缩短为1.5小时。

（3）专用工具可重复使用，在多次使用后效果更加明显。

按照新方案对磁极进行吊装，捆带绕专用工具两侧缠绕，起吊平稳，放倒也比较安全。整个操作过程，比较安全可靠，劳动强度低。见图1：新方案运用平衡梁吊装图片。

图1  新方案运用平衡梁吊装图片

四、成果（专利）转化情况介绍

该水电站拔磁极工具改变了原有的吊装方案，在工作现场经过对机组磁极的吊装，消除了磁极吊装过程中的系列安全风险，防止了磁极重心偏移，起吊平稳，安全可靠。磁极吊装时间由3小时缩短到1.5小时，提高了作业效率。

经过扩修现场应用，该工具安全可靠，实用性强，有效提高了机组检修的安全与工作效率。

五、经济效益与社会效益介绍

经济效益：该工具使用过程中，由于磁极被夹板固定夹紧，因此可以保证磁极不会发生前后移动，保证磁极起吊时的稳定性；同时在起吊效率上，使得起吊过程的辅助时间更少，有效提高了起吊时间，从传统的3小时缩短到目前的1.5小时，有效提高了检修的安全水平，保证了设备拆装的安全可靠性。

社会效益：该工具具备一定创新性，能逐步推广应用到清江公司隔河岩电厂和高坝洲电厂扩修现场，对于国内其他水电站大型设备吊装具有推广及参考意义。