汽輪機(jī)墊鐵安裝質(zhì)量控制

梅 力

(江西銅業(yè)建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，江西 南昌 330029)

1 引言

為充分利用余熱，促進(jìn)節(jié)能減排，江銅(德興)60萬(wàn)噸/年硫鐵礦循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目(一期)工程余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置有一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組。硫鐵礦焙燒形成的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)余熱鍋爐，產(chǎn)生的中溫中壓過(guò)熱蒸汽進(jìn)入凝汽汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。汽輪機(jī)組主要參數(shù):

汽輪機(jī):N12－3.43－1型

進(jìn)氣:Q=57t/h，t1=435℃，p1=3.43MPa

發(fā)電機(jī):QF－15－2型，N=15MW 6kV 50Hz

汽輪機(jī)安裝施工中，墊鐵的安裝是相當(dāng)重要的工序，其安裝質(zhì)量的好壞將直接影響汽輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行和設(shè)備使用壽命。墊鐵主要分為平墊鐵和斜墊鐵，安裝于汽輪機(jī)臺(tái)板底座與混凝土基礎(chǔ)之間。汽輪機(jī)重量通過(guò)墊鐵均勻地傳遞到基礎(chǔ)，增加了設(shè)備的穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)整墊鐵的厚度，可使汽輪機(jī)安裝達(dá)到設(shè)計(jì)要求的水平度和標(biāo)高，還便于二次灌漿。在《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收規(guī)范(汽輪機(jī)組篇)》對(duì)墊鐵安裝都有具體要求。

2 墊鐵的受力載荷分析及加工尺寸

墊鐵安裝的目的是通過(guò)調(diào)整墊鐵的厚度，使安裝的設(shè)備達(dá)到設(shè)計(jì)水平度和標(biāo)高;增加設(shè)備的穩(wěn)定，以便于二次灌漿。并將設(shè)備自重及運(yùn)行動(dòng)荷載平穩(wěn)地傳遞至基礎(chǔ)，使設(shè)備不承受附加荷載。根據(jù)汽輪機(jī)廠家提供的臺(tái)板、電機(jī)底座結(jié)構(gòu)圖紙及規(guī)范要求確定墊鐵組的安裝位置及墊鐵組的數(shù)量。墊鐵設(shè)置位置應(yīng)位于汽輪機(jī)組重要載荷位置和傳力部位，如靠近地腳螺栓兩側(cè)、底座受力部位下方等。確定好墊鐵位置后，再根據(jù)墊鐵與基礎(chǔ)之間的承壓面積要求和需設(shè)置墊鐵數(shù)量，計(jì)算確定每組墊鐵的加工尺寸。汽輪機(jī)部分、發(fā)電機(jī)部分墊鐵布置圖分別如圖1、圖2所示。

2.1 墊鐵接觸面積計(jì)算

根據(jù)規(guī)范要求，每一墊鐵租的面積，應(yīng)符合下式的要求:

式中:A—每組墊鐵的面積(mm2);

Q1—設(shè)備等加在墊鐵組上的載荷(N);由設(shè)備說(shuō)明書汽輪機(jī)部分475300N，發(fā)電機(jī)部分355000N;

Q2—地腳螺栓擰緊時(shí)在墊鐵組上產(chǎn)生的載荷(N);

R—基礎(chǔ)或地坪混凝土的抗壓強(qiáng)度(MPa)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙得設(shè)備基礎(chǔ)的混凝土承壓強(qiáng)度為C30，即設(shè)備基礎(chǔ)的混凝土承壓強(qiáng)度30MPa;

n—墊墊鐵組的組數(shù);

C—安全系數(shù)，宜取1.5 ～3。一般取C=2.3。

地腳螺栓擰緊時(shí)，在墊鐵組上產(chǎn)生的載荷按下式計(jì)算:

式中:d—地腳螺栓直徑(mm)。由廠家配套M42地腳螺栓;

n1—地腳螺栓數(shù)量;汽輪機(jī)部分n1=8，發(fā)電機(jī)部分n1=11

[σ]—地腳螺栓材料的許用應(yīng)力(MPa)。廠家配套材質(zhì)地腳螺栓A3g，許用應(yīng)力為113Mpa。

由公式1、公式2計(jì)算汽輪機(jī)部分、發(fā)電機(jī)部分墊鐵面積如表1所示。

表1 汽輪機(jī)部分、發(fā)電機(jī)部分墊鐵面積

2.2 墊鐵選擇

根據(jù)設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)留30mm二次灌漿層厚度及墊鐵計(jì)算結(jié)果，選平墊鐵尺寸L=100mm，b=100mm，h=14mm;B型斜墊鐵尺寸L=100mm，b=100mm，c=4mm;h=14mm，材質(zhì)為普通碳鋼。其面積A=10000mm2均大于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)部分墊鐵計(jì)算結(jié)果。墊鐵加工尺寸、精度如圖3所示。

圖3 墊鐵加工尺寸、精度

3 墊鐵組安裝和現(xiàn)場(chǎng)處理

3.1 存在的問(wèn)題

汽輪機(jī)的土建基礎(chǔ)在施工過(guò)程中，前后臺(tái)板的浮漿層厚薄不均，造成基礎(chǔ)平均比設(shè)計(jì)要求標(biāo)高低30mm，不符合《DL5210.1－2005電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)定規(guī)程第一部分:土建工程》篇中第6.10.14條中關(guān)于臺(tái)板標(biāo)高誤差為0～10mm的規(guī)定。由于基礎(chǔ)標(biāo)高施工超差，調(diào)整斜墊鐵、增加平墊鐵的塊數(shù)均不能滿足要求，因此，必須調(diào)整基礎(chǔ)標(biāo)高或者平墊鐵的厚度。

3.2 墊鐵安裝

在汽輪發(fā)電機(jī)組墊鐵安裝中，使用的安裝方法有基礎(chǔ)與墊鐵配研、環(huán)氧樹脂砂漿粘接及座漿法。

3.2.1 基礎(chǔ)與墊鐵配研法

通常采用手提式磨光機(jī)打磨與墊鐵接觸的混凝土層，用平墊鐵磨合。要求接觸面積應(yīng)達(dá)70%以上，墊鐵四角無(wú)翹曲現(xiàn)象，上平面基本水平，且0.03mm塞尺不入。待基礎(chǔ)全部鏟平后，用水準(zhǔn)儀逐個(gè)測(cè)量墊鐵標(biāo)高。根據(jù)汽輪機(jī)組的安裝高度確定每一組墊鐵的厚度，并加工墊鐵組，作出標(biāo)記后逐一安裝。此種方法是汽輪機(jī)安裝使用歷史最長(zhǎng)、普遍采用的方法[2]。

3.2.2 環(huán)氧樹脂砂漿粘接法

按照一定比例將環(huán)氧樹脂、固化劑、增韌劑、稀釋劑和石英砂在現(xiàn)場(chǎng)配置，根據(jù)汽輪機(jī)組墊鐵布置圖，在基礎(chǔ)上劃出擺放墊鐵位置，用手錘和釬子在安裝墊鐵的位置鑿除其表層浮漿并露出堅(jiān)實(shí)基層，保證灌漿面清潔、干燥、無(wú)油脂?；炷两雍厦嫱膺吘壞コ?5mm厚倒角邊，以增大邊緣處灌漿料與基礎(chǔ)粘合面積，需粘合的金屬表面還應(yīng)無(wú)銹蝕。放好平墊鐵用橡皮錘打?qū)?。并保證水準(zhǔn)儀測(cè)定各墊鐵標(biāo)高誤差控制在±1mm以內(nèi)，24小時(shí)后即可進(jìn)行汽輪機(jī)安裝[3]。

3.2.3 座漿法

座漿法是在混凝土基礎(chǔ)施工完后，根據(jù)汽輪機(jī)組墊鐵布置圖，定出汽輪機(jī)墊鐵的位置，在安放墊鐵處的混凝土基礎(chǔ)部位鑿出座漿坑，再放置座漿盒，澆灌自流式灌漿料，根據(jù)墊鐵標(biāo)高設(shè)置平墊鐵，用水平儀測(cè)量標(biāo)高，墊鐵標(biāo)高誤差控制在±1mm以內(nèi)。待養(yǎng)護(hù)達(dá)到要求后，即可進(jìn)行汽輪機(jī)安裝[4]。座漿法施工見圖4。

圖4 座漿法施工圖

3.3 現(xiàn)場(chǎng)處理

以上三種墊鐵的安裝方式，都可以解決汽輪機(jī)基礎(chǔ)偏低的問(wèn)題。但由于基礎(chǔ)均為混凝土結(jié)構(gòu)，在基礎(chǔ)鏟磨過(guò)程中，遇到石子較多，而鏟平基礎(chǔ)表面高低不一致，造成墊鐵厚度規(guī)格繁多，墊鐵加工時(shí)間較長(zhǎng)，直接影響整個(gè)機(jī)組安裝的工期，基礎(chǔ)與墊鐵配研法實(shí)施難度較大。而環(huán)氧樹脂粘結(jié)法可以調(diào)整土建基礎(chǔ)的標(biāo)高，但是工藝較復(fù)雜，對(duì)施工水平、漿料之間的配比及環(huán)境要求很高，配合比調(diào)配不當(dāng)會(huì)造成平墊鐵下面的漿塊的破裂，對(duì)施工質(zhì)量和進(jìn)度影響較大。當(dāng)墊鐵標(biāo)高超差時(shí)需重新加工墊鐵，往往造成墊鐵配置次數(shù)較多，每配置一次需制作環(huán)氧樹脂試塊進(jìn)行試驗(yàn)，若試塊強(qiáng)度小于基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)，則墊鐵需重新粘接，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和質(zhì)量[5]。

鑒于現(xiàn)場(chǎng)條件，在施工過(guò)程中采用了第三種方法:座漿法。具體做法如下:

(1)在放置墊鐵的混凝土基礎(chǔ)部位的表面鑿出座漿坑;座漿坑的長(zhǎng)度和寬度應(yīng)比墊鐵的長(zhǎng)度和寬度大60～80mm;座漿坑鑿入基礎(chǔ)表面的深度不應(yīng)小于30mm，且座漿層混凝土的厚度不應(yīng)小于50mm。

(2)用水或壓縮空氣吹掃、清除坑內(nèi)的雜物，并浸潤(rùn)混凝土坑約30min，除盡坑內(nèi)積水，坑內(nèi)不得沾有油污。

(3)隨即將攪拌好的自流式灌漿料灌入坑內(nèi)，當(dāng)表面水跡消失后，放置墊鐵。墊鐵放置于混凝土上用手壓、用木錘敲擊或手錘墊木板敲擊墊鐵面，使其平穩(wěn)下降。墊鐵上表面標(biāo)高允許偏差為±1mm。

(4)蓋上草袋或紙袋并澆水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間不得碰撞和振動(dòng)。待72小時(shí)后，即可進(jìn)行汽輪機(jī)組安裝[6]。

4 墊鐵安裝檢查、調(diào)整和點(diǎn)焊固定

4.1 墊鐵安裝檢查、調(diào)整

在汽輪機(jī)臺(tái)板、電機(jī)底座粗平時(shí)，為了節(jié)省時(shí)間及調(diào)整方便，可將設(shè)備底座的4個(gè)角靠地腳螺栓的位置先安放4組墊鐵，等初步找平后，再把其他墊鐵組安放好。每一墊鐵組應(yīng)放置整齊平穩(wěn)，并接觸良好。汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)臺(tái)板調(diào)平后，每組墊鐵均應(yīng)壓緊，并應(yīng)用手錘逐組輕擊聽音檢查，用0.05mm塞尺檢查墊鐵之間和墊鐵與臺(tái)板底座面之間的間隙，塞尺在墊鐵同一斷面兩側(cè)塞人的長(zhǎng)度之和不應(yīng)大于墊鐵長(zhǎng)度或?qū)挾鹊?/3。

臺(tái)板調(diào)平后，墊鐵端面應(yīng)露出臺(tái)板底面外緣。平墊鐵宜露出10～30mm，斜墊鐵宜露出10～50mm。墊鐵組伸入設(shè)備底座底面的長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)臺(tái)板地腳螺栓的中心。

4.2 墊鐵點(diǎn)焊固定

墊鐵組是由兩塊斜墊鐵及一塊平墊鐵構(gòu)成，點(diǎn)焊固定后可使多層墊鐵之間形成一個(gè)整體，并增加墊鐵組的穩(wěn)定性，若墊鐵組未進(jìn)行點(diǎn)焊固定，在短期內(nèi)不會(huì)有明顯的問(wèn)題發(fā)生，但汽輪機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，墊鐵間會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，破壞二次灌漿層，甚至對(duì)基礎(chǔ)混凝土產(chǎn)生破壞，并產(chǎn)生更大的振動(dòng)，給汽輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響。因此，在汽輪機(jī)組精平后，二次灌漿前，墊鐵之間均應(yīng)用定位焊點(diǎn)焊牢固。

墊鐵的點(diǎn)焊部位應(yīng)選擇在墊鐵組的側(cè)邊，點(diǎn)焊幾乎不會(huì)引起墊鐵發(fā)生變形。同時(shí)，點(diǎn)焊位置受剪切力，受力狀況好。如果點(diǎn)焊在墊鐵的端部，由于墊鐵厚度小，易破壞墊鐵工作面，并發(fā)生受熱變形。若標(biāo)高需重新調(diào)整，則必須重新調(diào)整墊鐵并研磨處理已點(diǎn)焊過(guò)的墊鐵，操作不當(dāng)則可能出現(xiàn)墊鐵組不能繼續(xù)使用的情況。墊鐵組每側(cè)點(diǎn)焊數(shù)量應(yīng)根據(jù)墊鐵尺寸大小確定，一般不能少于2點(diǎn)，且每個(gè)點(diǎn)焊位置焊接長(zhǎng)度不宜小于15mm，施焊必須熔透點(diǎn)焊部位上下墊鐵[7]。墊鐵點(diǎn)焊位置見圖5。

汽輪機(jī)經(jīng)過(guò)墊鐵及基礎(chǔ)準(zhǔn)備→凝汽器安裝→汽輪機(jī)臺(tái)板、軸承座就位找正→下缸就位、找平→轉(zhuǎn)子找中心→通流部分尺寸檢查、調(diào)整→扣缸蓋外部附件安裝→發(fā)電機(jī)以汽輪機(jī)為準(zhǔn)找中心→發(fā)電機(jī)空氣間隙、磁力中心調(diào)整→發(fā)電機(jī)端蓋安裝等一系列安裝流程，機(jī)組于2012年12月進(jìn)行試運(yùn)行，經(jīng)過(guò)72小時(shí)試運(yùn)行，汽輪機(jī)的穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速時(shí)，各滑動(dòng)軸承的的雙振幅均不大于0.03mm，振幅滿足電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范汽輪機(jī)組篇以及廠家技術(shù)文件的規(guī)定要求。

圖5 墊鐵點(diǎn)焊位置圖

5 結(jié)語(yǔ)

墊鐵的安裝和調(diào)整是汽輪機(jī)安裝的重要環(huán)節(jié)之一，墊鐵的安裝方法種類繁多，每種方法都有各自的特點(diǎn)。結(jié)合各施工現(xiàn)場(chǎng)的不同情況，采取適合的安裝方案，嚴(yán)格按照技術(shù)交底及規(guī)范要求進(jìn)行操作，這樣才能加快施工進(jìn)度，有效地控制墊鐵配置中的各類質(zhì)量問(wèn)題，保證設(shè)備正常的運(yùn)行和使用壽命。

[1]GB50231－2009，機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]穆遵明.汽輪機(jī)采用水泥墊塊與墊鐵的安裝對(duì)比[J].四川電力技術(shù)，2007，30(1):84－86.

[3]李玉蘭.用環(huán)氧樹脂混凝土對(duì)汽輪機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行局部處理[J].河北煤炭，2000增刊:40－41.

[4]郭洪利.座漿法在球磨機(jī)安裝施工中的應(yīng)用[J].中州煤炭，2008(6):70－71.

[5]楊成海.汽輪機(jī)墊鐵安裝的比較[J].新疆電力技術(shù)，2009(1):66－67.

[6]GB50231－2009，機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[7]鄭伶軍.設(shè)備安裝中墊鐵的安放調(diào)整以及存在的質(zhì)量通病和預(yù)防措施[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2009(10):125－126.