汽輪發(fā)電機組安裝研究

馬小震，段永坤

（中國能源建設(shè)集團山西省電力建設(shè)四公司，山西 太原 030012）

汽輪發(fā)電機組安裝研究

馬小震，段永坤

（中國能源建設(shè)集團山西省電力建設(shè)四公司，山西 太原 030012）

汽輪發(fā)電機安裝質(zhì)量是確保機組正常運行的重要前提，闡述了汽輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)特點，安裝工序，并對汽輪發(fā)電機的安裝進行了全面系統(tǒng)地總結(jié)，提出了安裝中需要注意的事項，一個“清潔度”，二個“面”，三個“基準”，四個“間隙”，并逐步進行了細致分析，為施工人員提供參考。

汽輪機；發(fā)電機；安裝；工序

0 引言

汽輪機、發(fā)電機擔負著火力發(fā)電廠中蒸汽的熱能到機械能和機械能到電能的轉(zhuǎn)換工作，如何高質(zhì)量地完成好汽輪發(fā)電機組的安裝，是火電廠設(shè)備能否高效運轉(zhuǎn)的先決條件。

1 汽輪發(fā)電機組本體結(jié)構(gòu)

汽輪機本體通常由轉(zhuǎn)動和靜止兩大部分構(gòu)成。轉(zhuǎn)動部分包括動葉柵、葉輪、主軸、聯(lián)軸器及緊固件，靜止部分包括汽缸、噴嘴室、隔板套（或靜葉持環(huán)）、汽封、軸承、軸承座、滑銷系統(tǒng)及有關(guān)緊固件。通流部分一般由高壓缸、中壓缸、低壓缸三部分組成，高壓缸內(nèi)有進汽調(diào)節(jié)的沖動級和反動式壓力級，中壓缸內(nèi)有反動式壓力級，低壓缸一般為兩段分流式，每一段由反動式壓力級組成。高壓蒸汽經(jīng)過主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥，然后由高壓上缸和下缸的進汽短管連接到高壓缸的噴嘴室，蒸汽在高壓缸內(nèi)做完功，通過高壓外下缸的冷段排汽口回到鍋爐再熱器，從再熱器通過兩個再熱主汽閥、再熱調(diào)節(jié)汽閥從中壓缸下部進入中壓缸的進汽室，蒸汽流經(jīng)中壓葉片后，通過連通管到低壓缸，再由低壓葉片的通道分別流向兩端的排汽口[1]。

發(fā)電機是與汽輪機相配套的。發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。其中，定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成；轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子、轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。為了得到較高的效率，汽輪機通常為3 000 r/min。高速發(fā)電機為了減少因離心力而產(chǎn)生的機械應力以及降低鼓風摩擦損失，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細長的轉(zhuǎn)子；由于材料強度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴格限制，一般不能超過1.2m；另外，轉(zhuǎn)子本體的長度還受到臨界速度的限制，當轉(zhuǎn)子的本體長度達到直徑的6倍以上時，轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于發(fā)電機的運轉(zhuǎn)速度，運行中可能發(fā)生較大的振動，所以，大型高速汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴格限制。目前，10萬kW左右空冷發(fā)電機的轉(zhuǎn)子尺寸已經(jīng)達到上述的極限尺寸，如果需要再增大發(fā)電機的容量，只有靠增加發(fā)電機的電磁負荷來實現(xiàn)，為此必須加強發(fā)電機的冷卻，所以，15萬kW以上的汽輪發(fā)電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。

2 汽輪發(fā)電機本體安裝

汽輪發(fā)電機本體安裝是汽機專業(yè)安裝的主要工作，也是整個電廠機務專業(yè)的施工主線，必須認真落實各項工作細節(jié)，確保所有參數(shù)調(diào)整符合設(shè)計要求。

2.1 汽輪機安裝工序

2.1.1 施工準備

設(shè)備在安裝前應仔細查看相關(guān)資料，熟悉并在整個施工過程中認真執(zhí)行“施工驗收規(guī)范”的有關(guān)各項規(guī)定，詳細了解機組結(jié)構(gòu)特點，掌握正確的安裝程序，并準備好安裝所需的資料，做好施工技術(shù)交底。

2.1.2 基礎(chǔ)劃線復查

依據(jù)土建交付使用單位驗收合格的有關(guān)基礎(chǔ)資料和汽輪機、發(fā)電機平面布置等有關(guān)圖紙，對基礎(chǔ)的標高、各部分幾何尺寸、地腳螺栓孔、預埋鐵板及混凝土澆灌質(zhì)量等進行嚴格、細致地檢查，并對基礎(chǔ)進行沉陷觀測。用水準儀在主廠房兩根柱子處測量并標注基準標高點，引至汽輪機基礎(chǔ)四周明顯位置作為觀測點。檢查基礎(chǔ)、風道、地腳螺栓孔內(nèi)的模板及雜物，并清除干凈；地腳螺栓孔應垂直，并符合發(fā)電機縱橫中心線偏差要求。

2.1.3 墊鐵布置

混凝土強度達到設(shè)計要求的70%以上方可進行機組安裝，按照制造廠墊鐵布置圖的要求安放墊鐵。首先用標準平墊鐵涂紅丹粉對墊鐵安裝位置進行研磨，檢查接觸面積應不小于整個墊鐵面積的50%，用手按墊鐵時應無翹動，不允許用抹薄層砂漿的方法來修補墊鐵下的混凝土承力面。墊鐵安裝完畢后，汽機基座二次澆灌前應在各疊墊鐵側(cè)面點焊[2]。

2.1.4 臺板和軸承座及下汽缸就位

對于最后組裝時使用涂料的汽缸水平結(jié)合面，在未加涂料時檢查汽缸結(jié)合情況應符合相關(guān)要求。調(diào)整軸承座和汽缸的相對位置，裝好貓爪橫銷。汽缸在吊裝、調(diào)整過程中應注意防止變形[2]。

2.1.5 滑銷系統(tǒng)的安裝

清理滑銷和滑銷槽，用內(nèi)徑千分尺和外徑千分尺沿滑動方向取三點分別測量并配準滑銷間隙?；N在銷槽內(nèi)應滑動自如無卡澀，各滑動配合面應無損傷和毛刺，必要時應進行修刮。

2.1.6 軸承安裝

軸承分為上、下兩半，檢查軸承各水平結(jié)合面應接觸良好。用0.05mm塞尺檢查應塞不進。首先安裝前后軸承的下半，檢查軸瓦下部與瓦座或瓦套必須接觸緊密；轉(zhuǎn)子定位后測量并調(diào)整軸瓦的瓦口間隙、頂部間隙符合設(shè)計要求。

2.1.7 安裝轉(zhuǎn)子

起吊轉(zhuǎn)子，檢查轉(zhuǎn)子的軸頸和軸承應光潔，用框式水平儀校正轉(zhuǎn)子水平后將轉(zhuǎn)子吊至安裝位置，在轉(zhuǎn)子即將落到軸瓦上時應在軸瓦上抹好盤車用的重型齒輪油。盤動轉(zhuǎn)子測量轉(zhuǎn)子中心偏差值，根據(jù)制造廠設(shè)計要求進行調(diào)整。

2.1.8 通流部分間隙的檢查和調(diào)整

通流部分間隙應按制造廠出廠記錄的項目進行測量調(diào)整。在各種間隙中以噴嘴和動葉之間的軸向間隙對機組的安全和經(jīng)濟運行影響較大，需要仔細測量和調(diào)整。

2.1.9 汽輪機扣缸

扣缸前應進行全面細致地檢查，保證扣缸后沒有任何部件存在缺陷，沒有任何雜物遺留在汽缸內(nèi)。首先，要進行試扣缸，按順序安裝內(nèi)缸、隔板、汽封、轉(zhuǎn)子等部件，盤動轉(zhuǎn)子檢查一切情況正常后方可正式扣缸。其次，吊起上汽缸后應根據(jù)下汽缸情況進行縱、橫向水平的調(diào)整，誤差在0.15 mm/m，再次檢查汽缸內(nèi)部，確認無異常后將上汽缸緩緩落下，擰緊中分面螺栓和汽缸法蘭螺栓。

2.1.10 軸承箱扣蓋和盤車裝置安裝

軸承箱扣蓋前應用壓鉛法檢查并調(diào)整軸承箱蓋與軸瓦的緊力符合設(shè)計要求。盤車裝置安裝前應對各零部件作仔細清洗，并測量盤車齒側(cè)間隙、齒頂間隙符合設(shè)計要求，檢查盤車運動部分應動作靈活，組裝完畢后用手盤車應能輕便轉(zhuǎn)動。

2.2 發(fā)電機施工簡述

2.2.1 臺板就位及找平找正

臺板調(diào)節(jié)螺釘按照圖紙位置裝好，將臺板吊到各安裝位置，制作一個長度合適的臨時套管，將地腳螺栓的螺母帶上并緊固。在基礎(chǔ)縱、橫向中心線上拉鋼絲。按照圖紙要求將臺板位置初步找正，使臺板螺栓孔中心線與基礎(chǔ)橫、縱向中心線的偏差小于1.0mm。調(diào)整臺板上調(diào)節(jié)螺釘使臺板上表面標高達到圖紙要求，一般臺板標高對圖紙的偏差允許值為±1mm，并應控制使其偏差值的方向一致（或都為“+”值，或都為“-”值）。用光學合像水平儀對臺板進行找平，每塊臺板水平度不大于0.02 mm/m，且相鄰臺板的水平度偏差不大于0.02 mm/m。緊固地腳螺栓，緊固后，螺栓應處于垂直狀態(tài)，螺母上應露出2～3扣[3]。

2.2.2 發(fā)電機定子初找正

發(fā)電機定子吊裝是一項關(guān)鍵工序，目前一般采用“行車抬吊法”或者“液壓提升法”進行吊裝，具體方法根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況制定。發(fā)電機定子吊至臺板后，用直徑0.5 mm的琴鋼絲穿過固定在汽輪發(fā)電機組平臺上的中心標志，借助液壓千斤頂將發(fā)電機定子鐵芯找正，要求測量的上下左右徑向偏差值和定子的軸向尺寸偏差均不大于0.5 mm，調(diào)整好后檢查發(fā)電機臺板下部的墊鐵安裝穩(wěn)固。

2.2.3 發(fā)電機轉(zhuǎn)子穿裝

發(fā)電機轉(zhuǎn)子穿裝主要有“假軸穿裝法”和“滑板穿裝法”，現(xiàn)場根據(jù)制造廠設(shè)計要求及提供的專用工具制定合適的施工方案。

2.2.4 空氣間隙和磁力中心測量及調(diào)整

用制造廠提供的氣隙測量工具分別從汽端，勵端的上、下、左、右4個位置分別測量定子鐵芯到轉(zhuǎn)子鐵芯的距離，要求從汽端、勵兩端上、下、左、右4個位置測量的數(shù)值應滿足制造廠要求。如果偏差大，則要通過改變軸瓦鑲塊墊片的厚度來調(diào)節(jié)，但增減墊片后，鑲塊外球面與端蓋軸承腔內(nèi)球面應重新進行研磨，使之接觸緊密并達到調(diào)整的要求。為了使發(fā)電機在滿負荷運行時，消除轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹的影響，使?jié)M負荷時定子、轉(zhuǎn)子磁力中心重合，安裝時應將發(fā)電機定子及碳刷架和穩(wěn)定軸承相對轉(zhuǎn)子向勵端方向預移一段距離，施工中一般通過用鋼板尺測量定子邊段鐵芯齒與轉(zhuǎn)子護環(huán)外端面的距離來間接反映轉(zhuǎn)子繞組中心與定子鐵芯中心的重合情況（注意兩端在選擇邊段鐵芯齒的階梯數(shù)時要保持一致），允許轉(zhuǎn)子與定子的磁力中心偏差-1.0～0mm。磁力中心確定后，將測量數(shù)值外引至汽、勵兩端軸瓦處，以方便后續(xù)工作中磁力中心的復查。

2.2.5 汽發(fā)聯(lián)軸器找中心

沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向盤動發(fā)電機和汽輪機低壓轉(zhuǎn)子，在0°、90°、180°、270°分別測量聯(lián)軸器端面偏差和圓周偏差；聯(lián)軸器找中心要求按照汽輪機廠提供的軸系調(diào)整要求進行。聯(lián)軸器中心調(diào)整完畢后緊固所有地腳螺栓的螺母。

2.2.6 風扇裝配

檢查風扇的扇葉，確保所有扇葉無毛邊及裂紋。扇葉一般按汽端、勵端及扇葉上的編碼進行分類，每一片扇葉和風扇環(huán)的連接螺栓上都標有號碼，安裝時應一一對應。風扇扇葉裝配的起始位置（汽端、勵端相同）確定后，其余扇葉應沿著發(fā)電機運行時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向按照編碼順序進行安裝，扇葉裝入有困難時，可用塑料或木質(zhì)榔頭輕輕將其敲入。安裝好上半部分風葉后，將發(fā)電機轉(zhuǎn)子盤動180°，再安裝下半部分風葉。扇葉安裝完畢后應檢查各片扇葉根部之間的間隙均勻且符合制造廠設(shè)計要求，并逐片檢查扇葉與導風圈的間隙滿足設(shè)計要求（一般為2.0～3.0 mm）。

2.2.7 發(fā)電機端蓋封閉

檢查發(fā)電機定子內(nèi)所有部件應安裝完畢并固定可靠，清理上半端蓋安裝表面及密封槽無毛刺及油污。在上半端蓋的密封槽兩側(cè)連續(xù)、均勻、薄薄涂一層密封膠，將上半端蓋吊至下半端蓋上，穿入所有連接螺栓但不能把緊。用吊車將發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊起0.5mm，使轉(zhuǎn)子與下半端蓋脫開。用手拉葫蘆將上半端蓋錯口部位（汽端為安裝密封座位置，勵端為安裝過渡環(huán)位置）適當拉出，使上半端蓋與下半端蓋無錯口，裝入上半端蓋和下半端蓋的結(jié)合面定位銷，緊固上半端蓋、下半端蓋結(jié)合面連接螺栓，緊固上半端蓋與機座的把合螺栓，落下轉(zhuǎn)子。復查上半端蓋、下半端蓋無錯口。

2.2.8 碳刷架安裝

碳刷架、底架、引線在制造廠內(nèi)已組裝好，現(xiàn)場安裝時整體吊裝就位。碳刷架就位前應先清理集電環(huán)表面，除去表面的防銹油脂，并用一保護板纏繞在集電環(huán)上以免損傷集電環(huán)。碳刷架軸向與徑向位置的調(diào)整應通過底架的整體調(diào)整來實現(xiàn)，軸向位置的確定應考慮轉(zhuǎn)子軸向膨脹量的影響。用500 V搖表測量碳刷架對地絕緣電阻不得小于20 kΩ。安裝擋風環(huán)并調(diào)整擋風環(huán)與集電環(huán)風扇之間的間隙符合要求，然后安裝風扇罩。

3 結(jié)束語

汽輪發(fā)電機組本體安裝是一項非常精細的工作，必須從前期準備、施工程序、施工工藝等各個方面精益求精，從保證機組的運行安全性、可靠性、經(jīng)濟性三個方面多做工作。筆者認為安裝中應該重點抓住以下幾個方面的工作：一個“清潔度”，二個“面”，三個“基準”，四個“間隙”。一個“清潔度”就是保證氫油水系統(tǒng)的清潔度，汽缸、閥門、導汽管、定子內(nèi)部的清潔度。二個“面”：一個指“滑動面”，具體指汽缸與臺板之間的滑動面，軸承箱與臺板之間的滑動面，內(nèi)部部套與汽缸之間的支撐面；軸承與軸承座之間的結(jié)合面，推力瓦塊與瓦套及推力盤之間的接觸面等，保證機組在動態(tài)、熱態(tài)下滑動自如；另一個是“結(jié)合面”，具體指汽缸及缸內(nèi)部套的中分面，軸承及軸承箱中分面，密封瓦及瓦套中分面，發(fā)電機端蓋，端罩結(jié)合面，油系統(tǒng)法蘭及主油泵中分面等，保證機組不漏汽、水、油、風。三個“基準”：一個是基礎(chǔ)，一個是軸系中心基準，另一個是軸系揚度基準。必須落實清楚，軸系的標高和軸頸的揚度是什么關(guān)系，如何通過軸系的標高確定軸頸的揚度，軸系找中的基準、轉(zhuǎn)子軸頸揚度如何確定，軸承的標高為0與軸頸揚度為0的區(qū)別。四個“間隙”包括膨脹間隙、通流間隙、油隙、滑銷間隙。在此基礎(chǔ)上，還要認真做好汽輪機本體、發(fā)電機本體和主要輔助系統(tǒng)的安裝，端正態(tài)度，注重細節(jié)。認真總結(jié)經(jīng)驗教訓，精益求精，方能確保機組運行良好。

［1］ 趙常興.汽輪機技術(shù)手冊［M］.北京：中國電力出版社，2007：24-86.

［2］ 丁則誠，黃夢玲.電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范汽輪機機組篇［M］.北京：中國電力出版社，2009:156-168.

［3］ 魯煥浩，俞杏梅，王偉民，等.電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收及評價規(guī)程第3部分：汽輪發(fā)電機組［M］.北京：中國電力出版社，2009:48-118.

Installation of Turbine Generator

MA Xiao-zhen，DUAN Yong-kun
（Shanxi No.4 Electric Power Construction Com pany，Taiyuan，Shanxi 030012，China）

The installation quality is important prerequisite to ensure the normal operation of steam turbine generator.The structure characteristics and the installation procedure of turbine generator are illustrated.Besides，the installation is summarized systematically and thematters neediy attention in installation are put forward,which provides reference for the constructer.

steam turbine；generator；installation；working procedure

TK266

A

1671-0320（2012）04-0066-04

2012-03-19，

2012-06-12

馬小震（1976-），男，陜西綏德人，1996年畢業(yè)于西安航空工程學校工業(yè)電氣自動化專業(yè)，汽機安裝分公司經(jīng)理，工程師，技師，從事火電廠汽輪機及附屬機械設(shè)備安裝、檢修施工及技術(shù)管理；

段永坤（1982-），男，河北邯鄲人，2007年畢業(yè)于華北電力大學熱能與動力工程專業(yè)，助理工程師，從事火電廠汽輪機安裝技術(shù)管理。