火電廠汽輪機(jī)本體安裝探究

傅昌勇

（中國電建集團(tuán)四川工程有限公司，四川成都 610000）

0.引言

汽輪機(jī)是原動機(jī)上的重要設(shè)備，通過把蒸汽能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械功來實現(xiàn)發(fā)電功能，屬于一種旋轉(zhuǎn)式的機(jī)械。汽輪機(jī)的正常發(fā)電，必須建立在本體合理安裝的基礎(chǔ)上，隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)本體的安裝廣泛推廣，安裝過程中常見的一些缺陷也愈發(fā)受到技術(shù)人員的重視。汽輪機(jī)本體安裝的每個步驟都關(guān)系到設(shè)備的性能與運(yùn)行安全性，只有嚴(yán)格控制每道工序，認(rèn)真落實規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，才能順利完成安裝任務(wù)，保障汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

1.汽輪機(jī)發(fā)電組概述

本文以火電廠的抽凝式汽輪機(jī)為例，該機(jī)組由3個轉(zhuǎn)子共同組成，分別是汽輪機(jī)、勵磁機(jī)和發(fā)電機(jī)。每個轉(zhuǎn)子均使用鉸制孔螺栓連接，并用兩對雙列軸承支撐，分別承位于汽輪機(jī)的進(jìn)汽側(cè)、排汽側(cè)；勵磁機(jī)組末端以及發(fā)電機(jī)機(jī)組始端；銷承軸的承座在發(fā)電機(jī)末端。汽輪機(jī)組自從投入生產(chǎn)后，振動始終偏高，之前機(jī)組振動報警值與停機(jī)值分別設(shè)置75μm、120μm。由于振動不正常，常造成機(jī)組報警或停車，因此將報警值調(diào)高到120μm、停機(jī)值調(diào)高至160μm。經(jīng)調(diào)整后，盡管汽輪機(jī)運(yùn)行正常，但這種調(diào)整方式并沒有理論依據(jù)，有很強(qiáng)的盲目性和主觀性，調(diào)整之后也沒有從根本上解決小汽輪機(jī)振動偏高的問題，因此汽輪機(jī)組仍存在安全隱患。

2.汽輪機(jī)本體存在的缺陷與處理方法

汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級圍帶汽封屬于弧塊的鑲嵌結(jié)構(gòu)，疊裝在高壓內(nèi)缸的圓周燕尾槽中，這種類型的汽封會導(dǎo)致弧塊多次脫落，并損傷之后的動靜部分。所以，每次檢修都需要全部拆掉圍帶汽封弧塊，檢修成本極高。

調(diào)節(jié)級圍帶汽封脫落和此處結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)級工作參數(shù)密切相關(guān)。調(diào)節(jié)級所承受的焓降和壓降均為高壓缸的最高級別，阻汽片原本采用的是水平結(jié)合面斂縫的設(shè)計方式。汽封片弧段直徑較大，燕尾槽的燕尾角度較小，一旦汽封弧塊或者燕尾槽出現(xiàn)嚴(yán)重的塑性變形，而且無法約束時，就會在動葉頂部形成較強(qiáng)的氣流渦動力，繼而引起汽封弧段振動，并因持續(xù)的振動疲勞而發(fā)生斷裂，最終弧塊脫落。除此之外，機(jī)組開啟、停止時，汽封弧塊和與之相對應(yīng)的內(nèi)缸之間會存在溫差；汽封弧塊材料的熱脹系數(shù)高于汽缸材料[1]。又或者動靜部分相互摩擦，汽封弧塊溫度突然上升，也會導(dǎo)致汽封弧塊或汽缸燕尾槽部分出現(xiàn)變形。針對這些問題，可采取以下解決措施：

（1）改燕尾槽為T形槽：在調(diào)節(jié)級葉頂內(nèi)缸或者隔板套中做一個T形槽；然后把汽封片、鎖緊片、填片裝進(jìn)T形槽中，并彎下鎖緊片，將其鎖緊。這種設(shè)計方式會增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免汽封片竄動。（2）焊補(bǔ)原先的圍帶汽封燕尾槽：選擇和汽缸材料相同、相似的焊條進(jìn)行熱焊，控制焊接引起的變形不超過允許范圍。（3）焊補(bǔ)完成后，在內(nèi)缸原本的燕尾槽處加工一個T形槽，用來固定圍帶汽封弧塊，要讓弧塊材料的熱脹系數(shù)不超過高壓內(nèi)缸。（4）安裝6片1Cr13鐵素體汽封片，這種封片材料的優(yōu)勢是，經(jīng)淬火也不會硬化，而且在動靜部分相互摩擦的情況下，葉片的圍帶上也不會磨出溝槽，也不會導(dǎo)致汽封塊因溫度太高而膨脹。鑲嵌好新的汽封片后，將其鎖緊，留出調(diào)整汽封片的空間。

3.火電廠汽輪機(jī)本體安裝要點與難點

3.1 安裝要點

（1）原理數(shù)值。汽輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，會獲得大量數(shù)值，以正常的原理數(shù)值作為參照，可檢驗汽輪機(jī)的安裝是否合格。原理數(shù)值包括汽輪機(jī)的性能指標(biāo)、工作數(shù)值、熱力數(shù)值等。技術(shù)人員應(yīng)該在掌握汽輪機(jī)運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上熟悉原理數(shù)值，如果安裝過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)值異常，則提示要重新安裝。（2）評價指數(shù)。汽輪機(jī)類型眾多，即使是在同樣的工作狀態(tài)下，不同類型的汽輪機(jī)，評價指數(shù)也有所不同，技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合工作經(jīng)驗與資料數(shù)據(jù)，科學(xué)的分析評價指數(shù)，并將評價指數(shù)作為檢驗汽輪機(jī)安裝質(zhì)量的依據(jù)，分析指數(shù)是否正確，如果與評價指數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)一致，則說明汽輪機(jī)本體的安裝質(zhì)量滿足要求[2]。（3）零件特征。充分了解汽輪機(jī)本體零件的特點，包括材料外觀、熱力性能、強(qiáng)度、承載力等多個方面。這些特點與汽輪機(jī)運(yùn)行水平密切相關(guān)，因此，技術(shù)人員可以以零件特征為依據(jù)檢驗零件質(zhì)量和性能，充分了解汽輪機(jī)組的工作資料，在此基礎(chǔ)上安裝汽輪機(jī)本體，才能延長設(shè)備壽命。（4）保護(hù)系統(tǒng)。汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，保護(hù)系統(tǒng)起到重要作用，可有效維持汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性與可靠性。因此，技術(shù)人員應(yīng)充分了解汽輪機(jī)的運(yùn)行原理與分析器的調(diào)節(jié)狀況。

3.2 安裝難點

（1）汽輪機(jī)墊塊與臺板安裝。汽輪機(jī)缸體與胎盤之間存在縫隙，安裝時應(yīng)盡量縮小縫隙，提高精密度，加強(qiáng)二者之間的密合性。安裝臺板之前，首先清理臺板滑動面上的毛刺、雜物，保持臺面平滑。二次澆灌混凝土后，混凝土與臺板相互接觸的部位應(yīng)干凈、無油漆、無污垢。臺板和汽缸、臺板和軸承座、臺板和滑塊的接觸面應(yīng)光潔、無毛刺。使用0.05mm的塞尺檢測縫隙大小，深入臺板的安裝標(biāo)高與中心位置允許存在±1mm的偏差值。（2）軸系找正。軸系找正與汽輪機(jī)本體的安裝質(zhì)量密切相關(guān)，因此技術(shù)人員應(yīng)精準(zhǔn)操作、反復(fù)找正、多次調(diào)節(jié)，保證軸系安裝的精準(zhǔn)性。使用拉鋼絲找中心的方式定位軸承座的橫向位置，將懸柱鋼絲架子安裝在汽輪機(jī)基礎(chǔ)縱向中心線前、后的預(yù)埋件上，架子為槽鋼材質(zhì)，上下左右均有螺栓可以調(diào)節(jié)。沿著中心線的方向拉鋼絲，鋼絲兩端均掛著重塊。第一次找正，可使用鋼皮尺測量洼窩中心兩側(cè)的距離，并調(diào)整軸承座的橫向位置，保持兩端距離相同，允許誤差為±0.05mm。通過水平儀找平的方式協(xié)助軸承座的橫向找正，將水平儀擺放在靠近軸瓦洼窩的結(jié)合面，調(diào)整臺板下部斜墊鐵的高度，讓斜墊鐵滿足軸承座橫向水平要求。軸系找正過程至少需要兩個操作步驟：一是初步找正：主要是軸承與軸承箱的找正；二是整個汽輪機(jī)本體找正。安裝汽輪機(jī)本體時，應(yīng)格外注意細(xì)節(jié)，保證軸系安裝符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[3]。（3）汽缸扣蓋。安裝汽缸之前先嘗試扣蓋，扣蓋與汽缸本體的安裝質(zhì)量密切相關(guān)。同時還要找正全實軸系。汽缸后蓋是汽輪機(jī)本體安裝的最后一步，扣蓋質(zhì)量充分體現(xiàn)了汽缸的安裝質(zhì)量，扣蓋時要做好防護(hù)措施，向缸內(nèi)吊裝的第一個部件至汽缸外上崗就位。吊裝過程中，應(yīng)委派專人清掃與檢查，工作機(jī)不可直接放置在汽缸分面上。用法蘭螺栓固定汽缸時，首先要手動旋轉(zhuǎn)螺帽，讓螺帽和墊圈充分接觸，然后用液壓力矩扳手把螺栓擰緊。首先在汽缸最大垂弧度的位置固定螺栓，然后在中部固定螺栓，最后在左右對稱的位置固定螺栓。（4）汽缸的組合。汽缸由兩部分組成：1）高中壓缸，其結(jié)構(gòu)可劃分為上下兩半；2）低壓外缸，上下結(jié)構(gòu)又可分為調(diào)閥端、電機(jī)端、中部。組合汽缸的過程中應(yīng)該格外謹(jǐn)慎，避免栽絲孔錯位，同時還要校正汽缸，最后擰入栽絲。汽缸有水平組合與圓筒形組合兩種方式，又以前者最為常見。低壓汽缸下半部組合時，首先要保證凝汽機(jī)就位，并將與低壓缸排氣口相互連接的波形節(jié)安裝在凝汽機(jī)的喉部位置，使之和低壓缸臺面的距離符合低壓缸下半就位要求。安裝完成后，檢查低壓缸下半是否正常就位，然后采用水平拼缸法的方式組合前后汽缸，組合之前需要進(jìn)行無涂料試裝，上下缸組合后，檢查二者的結(jié)合面[4]。

4.火電廠汽輪機(jī)本體的安裝

本文以CLN350-24.2/566/566汽輪機(jī)為例，探討汽輪機(jī)本體的安裝步驟[5]。

4.1 墊鐵布

清理基礎(chǔ)表面的輸送層，清理范圍要超出墊鐵周圍的30mm～40mm，用灌漿法布置。參考揚(yáng)度設(shè)置墊鐵的標(biāo)高?；?、墊鐵以及各層墊鐵間相互接觸的面積占總面積80%以上，以0.04mm塞尺不入，將汽輪發(fā)電機(jī)組的中心線作為基準(zhǔn)，螺栓孔和墊鐵中心的偏差不超過3mm。

4.2 臺板

把臺板安置在墊鐵上，參考汽輪發(fā)電機(jī)的縱橫基礎(chǔ)中心線，將拉鋼絲找正的縱橫中心線誤差控制在1mm范圍內(nèi)，保證臺板正確就位。

4.3 外汽缸就位之前檢查滑銷系統(tǒng)

檢查滑銷、銷槽、低壓缸的縱橫向定位錨固板，記錄安裝過程，保證安裝操作符合制造廠要求。

4.4 低壓外缸

檢查汽缸的外觀，保持加工面的整潔與光滑。水平結(jié)合面處于緊固螺栓和螺栓孔之間，周圍的間隙控制在0.5mm以內(nèi)。汽缸的絲堵保持齊全，在多余孔洞內(nèi)加入絲堵。按照材料表的材質(zhì)要求，在試驗中檢測螺栓螺母的光譜與硬度。低壓外缸的調(diào)、中、電的下半部置于臺板上，結(jié)合面錯口值不超過0.05mm；使用刀口尺檢查汽缸的高差；使用地址水平儀檢測汽缸的水平中分面。水平度應(yīng)滿足＜0.05mm/m的要求。低壓外缸和基架之間的間隙不應(yīng)超過0.05mm，在電測油擋洼窩和調(diào)側(cè)油擋洼窩的位置拉一條水平中心鋼絲，讓低壓外缸前、中、后以及軸封洼窩調(diào)整到同心，用內(nèi)徑千分尺測量。拖開汽缸的垂直中分面，將密封涂料均勻的涂抹在中段兩側(cè)垂直的中分面上，先安裝1/3螺栓把緊，然后再配備偏心定位銷，安裝完另外的2/3螺栓后，全部把緊。將汽缸涂料均勻的涂抹在外缸上半部的中部與結(jié)合面。低壓缸的前、后油擋洼窩與機(jī)組中心線應(yīng)保持一致；排汽中心和凝汽器中心應(yīng)一致；低壓缸中心線和基礎(chǔ)中心線同樣要有一致性。

4.5 前軸承箱與高中外缸

清理軸承座的油路與油室；用涂色法檢查壓力油的通過孔，接觸面形成O型。檢查軸承的鎢金澆鑄是否存在凹陷、夾渣、裂紋等。標(biāo)記軸承各個部件的安裝位置。檢查軸瓦球面和瓦座結(jié)合面時可以涂抹紅丹粉，每平方厘米的接觸點面積占球面總面積的75%，讓紅丹粉均勻地分布在接觸面上，上下部相互組合后，球面瓦與球面座的水平結(jié)合面要對準(zhǔn)軸承座的供油孔，油口周圍的接觸面成為O型。使用墊鐵調(diào)整高中壓外缸的下半，與鐵絲中心相對，保證軸承達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。高中壓外缸在軸承箱上就位，支墊塊和貓爪支撐面的接觸面應(yīng)在75%以上，高中壓外缸的縱向水平誤差為0.05mm/m，和低壓缸相同。根據(jù)機(jī)組的中心線拉出高中壓外缸鋼絲，通過測量和調(diào)整讓低壓外缸油擋洼窩和高中外缸汽封洼窩的同心，與低壓外缸調(diào)端保持一致，允許偏差為＜0.05mm；高中壓外缸的下半橫向水平允許偏差不超過0.05mm/m。

4.6 檢查輪子

測量輪子的軸頸錐度、橢圓度；檢查推力盤外緣端面與靠背輪端面的瓢偏和徑向搖晃度；測量彎曲度是否符合出廠記錄。檢查差脹和軸向位移的凸緣是否存在不平整、損傷等問題。

4.7 低壓缸與高壓缸內(nèi)部套找中心

把低壓排氣導(dǎo)流環(huán)的下半放置在低壓外缸中，然后在低壓外缸支撐低壓內(nèi)缸的平面上置入支撐墊片，讓低壓隔板套的下半就位。低壓內(nèi)缸水平中分面的左、右位置同樣要置入支撐墊片，根據(jù)實際情況增加或減少墊片，調(diào)整低壓隔板套的中心。使用聯(lián)系螺栓把低壓外缸電端與調(diào)端部汽封下半與墊片固定于低壓外缸電、調(diào)端的汽封端面上。使用工藝頂絲調(diào)整低壓缸端部外的汽封中心。高中壓內(nèi)缸就位之前，先檢查高中壓內(nèi)缸、外缸的上下半徑向銷與高中壓外缸上下半空心定位銷，保證二者的尺寸符合設(shè)計要求，之后的找中心操作與低壓缸相同。

4.8 汽缸扣量

在全實缸軸系找中心的過程中試扣蓋，試扣蓋操作要仔細(xì)、全面。完成所有汽缸內(nèi)的安裝后，將安裝情況記錄在案，向施工監(jiān)理部門提出扣蓋申請。提前做好扣蓋準(zhǔn)備，核查技術(shù)資料。低壓缸和高壓缸扣蓋時，有很多螺栓需要擰緊，為了提高效率，可安排多組技術(shù)人員同時在汽輪機(jī)的兩側(cè)施工，分配好工具，準(zhǔn)備好足夠的螺栓，節(jié)約施工時間。考慮到高中壓內(nèi)外缸與低壓內(nèi)缸的水平中分面上＞M72的螺栓都需要熱緊，所以要嚴(yán)格控制加熱棒的功率與熱緊溫度，使之符合規(guī)范要求。

5.結(jié)語

安裝汽輪機(jī)本體，需要嚴(yán)格參考相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使之符合技術(shù)參數(shù)。安裝結(jié)束后試運(yùn)行，做好驗收、日常跟蹤、管理等工作。如果汽輪機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，應(yīng)查找問題出現(xiàn)的原因，并及時解決，避免問題積少成多影響汽輪機(jī)的正常、安全運(yùn)行。