核能包裝論文：核能旋轉的包裝策劃探討范文

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作者：王平田偉汪曉林單位：東方汽輪機有限公司

我公司從2011年開始，每年以5—6臺的速度產出核電汽輪機，核電轉子的包裝發運每年就將有18—24根，核電轉子是核電汽輪機的“心臟”級部件，它的附加值高，特別是整體低壓轉子，重量重、高達185000kg；形體尺寸大，長度11950mm，直徑達5439mm(5級葉片圍帶)，加工精度高，一根轉子的價值就超億元人民幣，核電整體低壓轉子不能有絲毫的劃痕，更不能有磕碰，包裝要做到防雨、防潮、防銹、防霉、防磕碰等防護包裝要求，它的安全包裝、儲存、運輸是關鍵，安全運輸是靠優秀的包裝保護實現的，因此，設計好核電整體低壓轉子的包裝是非常必要性與非常重要的，設計并包裝好核電整體低壓轉子是必須的。

核電整體低壓轉子包裝箱設計

1核電整體低壓轉子包裝箱設計方案與原則

核電整體低壓轉子重量達185000kg；形體尺寸長度11950mm，最大直徑達5632mm，加工精度高，附加值高。核電整體低壓轉子包裝箱設計方案：采用全鋼設計，內外兩層包裝。

核電整體低壓轉子包裝箱設計原則：包裝箱設計符合科學、經濟、牢固、美觀的要求，同時適應陸運、海運、江河運，滿足業主的特殊要求、可經受多次裝卸重復使用與長期儲存（兩年）的要求，做到包裝緊湊、防護周密、安全可靠。

2設計核電整體低壓轉子包裝箱底座

底座的設計結構與強度計算全鋼包裝箱框架設計，主要構件有：縱向H型鋼、橫向H型鋼、由鋼板焊接而成的轉子支撐(箱梁結構)與吊裝架、筋板、運輸加固板、罩殼等。

轉子包裝箱底座采用H型鋼焊接成型，H型鋼屬于高效經濟截面型材，由于截面形狀合理，它們能使鋼材更高地發揮效能，提高承載能力。不同于普通工字型鋼，且內、外表面通常是平行的，這樣可便于用高強度螺栓和其他構件連接。其尺寸構成系列合理，型號齊全，便于設計選用。對比工字型鋼不論是普通型還是輕型的，由于截面尺寸均相對較高、較窄，故對截面xy主軸的慣性矩相差較大，因此，一般僅能直接用于在其腹板平面內受彎的構件或將其組成格構式受力構件。故轉子包裝箱底座采用H型鋼焊接成型。設計時首先選取H型鋼，縱向H型鋼與橫向H型鋼均選取相同型號的H型鋼。

1）底座抗壓強度

由于采用4塊鋼板支撐轉子，故在底座寬度方向上每個H型鋼承受的作用力為46.25t（均布載荷），通過抗壓強度公式得出：σ=N/An=46.25×9.8×103/4.5×0.03=3.597Mpa式中N—軸心壓力An—凈截面面積Q235B的許用應力為[σ]=235/1.5=156MPa即H型鋼抗壓強度遠遠達到要求。

2）底座抗彎強度

在轉子支持處H型鋼在寬度方向上受均布載荷作用，按照均布載荷彎矩計算公式，其最大彎矩為：Mmax=ql2/8=Fl/8=46.25×9.8×0.78×103/8=44.2KN•m通過最大正應力公式σmax=Mmax/Wz且σmax≤[σ]得出Wz=Mmax/[σ]=44.2×103/156=283cm3，即底座選擇H型鋼的抗彎截面系數要大于283cm3。

式中Mmax—最大彎矩q—荷載集度l—荷載長度σmax—最大工作正應力[σ]—許用彎曲正應力Wz—彎曲截面系數在底座長度方向上，由于中間H型鋼未連接成整體，故分兩部分的計算強度：針對同一側支持處的H型鋼，將其簡化成一簡支梁，示意圖如下：該梁的最大彎矩為Mmax=FL/4=60×0.25/4=3.75KN•m得出Wz=Mmax/[σ]=3.75×103/156=24cm3針對兩根未被中間打斷的縱梁，將其簡化成一外伸梁如下圖所示：該梁的最大彎矩為Mmax=FL/4=26×7.25/4=47.1KN•m得出W=Mmax/[σ]=47.1×103/156=302cm3查H型鋼表，綜合考慮選擇HM400×300與HM500×300，其彎曲截面系數分別為370cm3和332cm3，符合設計要求，在綜合考慮裝卸、和運輸安全性，在底座寬度方向上，最外側的兩個H型鋼選擇HM500×300，其余均選擇HM400×300。

3）設計核電整體低壓轉子包裝箱支撐架

轉子包裝箱的支撐架用于支撐轉子，同時考慮轉子在運輸中的裝卸方便，設計支撐架時須考慮將支撐架用于起吊，需要考慮轉子包裝箱的包裝運輸強度同時又要考慮包裝箱有荷載時的起吊強度。

轉子支撐架計算轉子重量達185t，轉子支撐架為兩塊鋼板支座焊接成型，其示意圖如下：故每塊鋼板承受的壓力為N=G/4=185/4=46.25t作為軸心受壓構件，得出抗壓強度為：σ=N/An=46.25×9.8×103/1.2×0.03=12.6Mpa＜156Mpa式中N—軸心壓力An—凈截面面積計算該構件的穩定性查表50017-2003選擇穩定系數ψ=0.769按照穩定性計算公式：N/ΨA=46.25×9.8×103/0.769×1.2×0.03=16.38Mpa＜156Mpa根據計算該支撐架結構合理，滿足要求為了增強2張鋼板的連接強度，在鋼板中間設置加強筋板，同時設置起吊弧板，進一步增強支座整體強度，另外在外側鋼板上設置加固肋板，設計采用三塊三角肋板，肋板距中心距離為1000mm，基本與支座上部同寬，提高支座本身的穩定性和抗彎強度。同時考慮兜吊處起吊強度，在起吊弧板內部結構中部增加了加強筋板，以確保兜吊處起吊強度

3底座H型鋼的排布設計

核電整體低壓轉子為軸對稱產品，為了進一步降低其在裝卸和運輸過程中所承受的作用力，設計的底座在長度與寬度方向上也均對稱，根據支撐座箱梁式結構，為了把產品的重力均勻傳遞到底座上，在支撐座上的支撐板下面布置了兩根橫梁，通過橫梁將其重量傳遞給縱梁，為了最大限度的降低產品包裝后的重心，不干涉產品包裝，同時滿足起吊、裝卸強度，保證運輸安全性，在底座上布置了7根縱梁，4根縱梁為主梁，其余縱梁布置在底座端部至轉子支撐架處，底座中間無縱梁。

底座寬度方向上，最外側的H型鋼500×300：一是用底座結構的需要，二是用來作運輸中的加固用，此H型鋼上設計加固鋼板與加固孔，運輸時采用鋼絲繩通過加固孔與車輛成小“八”字加固，確保轉子運輸的安全。其余2根主梁采用H型鋼400×300，該縱梁與最外側H型鋼中心距為570mm，增強底座整體的抗彎性能，進一步保證運輸安全，中間6根縱梁布置在支撐架肋板下面，增強支撐架的強度和穩定性。

橫梁布置：底座尺寸為：長×寬=12250×4800mm，在支撐座上的支撐板下面布置了兩根橫梁，為了滿足起吊需要，兩橫梁的距離為350mm，因轉子兩支撐處跨距為7220mm，故在底座中部布置一橫梁，考慮底座整體受力情況，進一步增強底座的強度，故在底座兩端各布置一橫梁，因縱梁為整體梁，故橫梁為段接梁，焊接時，橫梁的腹板與縱梁的腹板要焊接牢固可靠。

4設計核電整體低壓轉子包裝箱中部上下殼體核電整體低壓轉子包裝箱殼體設計核電整體低壓轉子重量大、體型大，殼體的設計很關鍵，殼體鋼板薄了包裝箱的強度不夠，包裝箱容易變形，起不到保護轉子的作用，而且容易損傷轉子；殼體鋼板厚了，包裝箱增重，增加包裝箱的制造成本。殼體本體不受支撐、起吊，因此強度計算略，但只考慮殼體的變形，箱體罩殼鋼板取δ10mm。筯板采用δ10mm筯鋼板數控切割成弧形板，進一步增強了包裝罩殼的強度。

4.1設計1000MW核電整體低壓轉子包裝箱的下罩殼

4.2設計1000MW核電整體低壓轉子包裝箱的上罩殼

4.3設計1000MW核電整體低壓轉子包裝箱的兩端的下罩

4.4設計1000MW核電整體低壓轉子包裝箱的兩端的上罩殼

設計1000MW核電整體低壓轉子包裝箱的特色和創新突破點

1超大直徑達6000mm，超重重量達185000kg的1000MW核電整體低壓轉子實現了箱裝設計。

2包裝箱實現了全鋼設計，支撐轉子處采用鋁板和橡膠板保護，采用鋼制支座蓋代替原R木支撐轉子，支撐與壓緊的壓板均是全鋼設計，更利于轉子的安全儲存與運輸。

3轉子包裝箱設計用專用起吊橫梁兜吊的起吊方式，避免了在裝卸起吊轉子(擦)傷轉子的可能。

4轉子的縱向采用層積材半圓檔木，使1000MW核電整體低壓轉子在落進包裝箱時可自動找中定位，操作更方便更人性化設計。

5轉子包裝箱的支撐架上增加人梯，方便操作人員包裝作業。

6在包裝箱的鋼制底座上增加了加固點，更利于運輸時的加固。

7包裝箱罩殼的中分面上增加定位銷，更利裝拆罩殼更方便。同時包裝箱兩端的罩殼錯層搭接蓋住中間的罩殼，防止雨水不會流進包裝箱，核電低壓轉子得到更好的保護。

核電整體低壓轉子包裝設計產生的經濟效益

設計好核電整體低壓轉子的包裝箱，是確保核電轉子安全運輸，減少風險，確保核電廠運轉安全，確保核電廠的按時投運，它將產生巨大的社會效益，同時此設計的巧妙又為公司節約費用，降低包裝成本。

1核電整體低壓轉子包裝方案在轉子的質量保證方面，全面規避了工廠拆卸和現場復裝可能導致的轉子、葉片的磕碰拉毛，所屬小件損壞等風險。

2核電整體低壓轉子包裝在轉子制造進度方面，每根轉子可縮短進度2~3周。

3核電整體低壓轉子包裝在人力資源方面，可更有效提高公司技術、管理和質量等人力資源效率。

4核電整體低壓轉子包裝產生效益：a、從嶺澳二期開始，東方引進ALSTOM公司ARABELLE汽輪機技術，該技術所使用“LP94”低壓模塊，該LP轉子采用雙流正反各5級葉片，第1、2、3級葉片采用叉形葉根，第4、第5機采用圓弧葉根，葉片可反復拆裝。從嶺澳二期開始，由于ALSTOM工廠（BELFORT）的運輸限制，以及東方運輸限制，從合同規定到具體實施，LP轉子的末級和次末級（第5、第4級）葉片都在動平衡試驗之后進行拆除、包裝、發貨，其后在電廠現場再由東方負責葉片復裝，造成了進度、質量、資源和成本等方面較大的浪費。從2009年開始到2010年7月，四川省對從德陽到樂山的大件公路實施了改造，大件公路通行條件有了較大改善。根據大件公路通行能力，經核電項目處的策劃，公司儲運中心對包裝箱的初步設計和運輸部門的調查落實，初步確定核電LP轉子不拆末級和次末級葉片包裝發運的可行性。b、經濟性分析方案比較經濟性比較

◆車間不拆卸葉片，節省1套鍍鎘墊片約808片，經濟效益約32萬元。

◆車間不拆卸葉片，節省直接人工和管理費用等約3萬元。

◆不拆卸葉片使零件尺寸、總量更大，鋼質包裝箱從~24噸增加到~34噸，費用增加約10萬元。

◆不拆卸葉片節省葉片散件包裝箱與包裝費~2.4萬元。

◆無需復裝葉片，人工、差旅、吊葉片工具、滾輪支架使用、運輸費、現場復裝腳手架節省約5萬元。

◆新增≤250噸專用起吊工具，考慮到車間發貨和運輸工程需要，按3套準備，共約150萬元。

分攤到2011~2013年產出的全部豐水期和50%枯水期LP轉子上，每根轉子增加的工具費用約為4.15萬元。上表中，按照歷史資料，正常情況下，從當年12月初到來年3月底為枯水期，其它為豐水期。豐水期全部LP轉子、枯水期50%LP轉子使用不拆葉片運輸方案，那么，2011~2013共3年間，共約由36根LP轉子采用本文方案包裝運輸。經濟效益匯總（每根轉子）每根核電整體低壓轉子包裝比原拆掉再裝第四級與第五級葉片節省28萬元/根，年12根核電低壓轉子，年節約336萬元。

傳動齒輪固定螺栓的改造

圓盤剪內外齒套外齒端部原設計只有兩個M10×25的螺栓固定，用普通彈簧墊圈止退。因機組高速運轉有時正反方向運轉，螺栓極易松動，螺栓松動后，不能保證軸承的間隙要求，極易造成軸承的損壞，使刀軸的精度無法保證，圓盤剪運轉過程中的側間隙、重合量參數受到影響，剪切質量受到影響。由于圓盤剪箱體內空間狹小，結構緊密，不宜加裝其他的止退結構。通過研究，在兩個螺栓的六分處打孔用鐵絲將兩個螺栓固定在一起，使其不能退出，通過這種方法基本避免了因螺栓松動后導致的軸承的使用壽命縮短，齒套聯軸器的損壞，提高了圓盤剪的使用壽命，減少了因更換軸承的設備維護量的停機臺時，并降低了備品備件費用。

結論

我們通過采取以上一系列制定的維護、裝配、檢修要求及改進措施，經過近幾年的實踐證明是非常有效的，取得了很大的收益。現拉彎矯生產線以達到了設計要求年產25萬噸的生產能力。試車時圓盤剪的軸承20多天就要更換軸承及聯軸器，現在用幾個月都不需要更換，減少了不必要的停機臺時，降低了備品備件的費用。因此保證了我廠的生產正常運行，也為我廠進一步擴大生產規模，提高經濟效益做出了貢獻。