淺析輕型燃機壓氣機機匣拆卸工具

李振，江濤，史健超，于曉峰，尹梽安

（中海油能源發(fā)展裝備技術有限公司，天津 300452）

1 引言

本次我們目標維修型號為SOLAR C40-T4501燃氣輪機，是單軸軸流式前驅動工業(yè)用燃機，額定功率為3007KW@31℃，燃機轉速為14950rpm，本次維修難度在于利用原廠授權技術文件，在沒有原廠工程師技術指導下，憑借團隊維修經驗，完成SOLAR C40核心機整體大修拆解，其中壓氣機主要由IGV、壓氣機機匣、11級定子、支撐環(huán)、轉子組成，其功能是將從進氣濾器過來的空氣進行增壓增溫，壓縮到燃燒室與燃料混合燃燒，壓氣機內工作壓力能夠達到10kg左右，溫度能夠達到400℃以上，結構上定子安裝時是需要將定子用干冰冷卻進行安裝的，必要時還要對壓氣機機匣外壁進行加熱，由于壓氣機機匣與定子為過盈配合，長期在高溫高壓環(huán)境下，定子很容易與壓氣機機匣粘連在一起，所以在拆解壓氣機機匣工藝步驟時，我們遇到了難題，因原廠拆卸工具價格昂貴，接近20萬美金，為此需要一款成本低、結構簡單的適用于透平機組壓氣機機匣拆卸的提升裝置來進行解體工作。

圖1 SOLAR C40透平機組核心機示意圖

表1 SOLAR C40單軸機組主要性能參數(shù)

臨界轉速（包括壓氣機和渦輪）第一級 4500r/min第二級 8200r/min第三級 18600r/min壓氣機類型 軸流式，11級，壓比為9.01：1最大允許溫度455℃最大允許壓力16146r/min 11.4bar空氣流量 17kg/s轉速 14950r/min最大允許轉速

2 工具工裝選型

（1）如圖2所示，為SOLAR C40透平壓氣機總成，為了拆卸壓氣機機匣，由于首次自主拆卸，最初的想法是在壓氣機機匣法蘭面等距安裝3個吊耳，再用行吊緩慢往上提拉，將機匣拉出，但經過內部討論確認得出，此種方法不可行，機匣內壁與定子是過盈配合，一旦往上拉的時候3個吊耳處受力不均，會造成機匣3個點不在一個水平面上，機匣會傾斜往上提升，如果不采取措施內壁肯定會與定子卡住，造成部件不可逆的損傷，會增加拆卸難度。

圖2 SOLAR C40透平機組壓氣機機匣拆卸工具方案1

（2）如圖3所示，壓氣機機匣上方紅框內為壓氣機機匣拆卸工裝，工具主要由3個報廢的壓氣機定子焊接而成，再機加工1個蓋板，焊接在最上面的定子上，中間開孔能夠穿過中心軸，設計初衷主要考慮設計的工裝需要頂住壓氣機定子，并且工裝外延直徑不能超過機匣內壁直徑，定子厚度很小，而利舊報廢的定子可以節(jié)省部分加工成本，加工工藝上難度也要小很多?？紤]壓氣機機匣與各定子間為過盈配合，將壓氣機總成安裝到升降拆卸臺上固定，將拆卸工裝穿過第11級中心軸，頂住第11級定子，用螺母將中心軸鎖緊壓住拆卸工具，在壓氣機機匣上等距安裝3個吊耳，慢慢將機匣向上拉，直至將機匣整體拉出。

圖3 SOLAR C40透平機組壓氣機機匣拆卸工具方案2

（3）第2種方案工具成本低，加工制作簡單，但考慮到單靠行吊的拉力很有可能不能將壓氣機機匣拉出，如果硬拉，很有可能損壞機匣內壁及定子，造成不必要的修復成本。由此我們設計了第3種可行拆卸方案。如圖4所示，將利用液壓頂制作一個壓氣機提升工裝，利用蓋板和套管將第11級輪盤和中心軸罩住，并頂住第11級定子，拆卸工具殼體與壓氣機機匣法蘭面用螺栓固定通過行吊拉住吊裝工具，以保持固定，主要利用液壓頂液壓力將機匣一點一點頂出，已達到拆卸壓氣機機匣目的。

圖4 SOLAR C40透平機組壓氣機機匣拆卸工具方案3

綜合考慮2種方案，第2種方案較第3種方案加工更為簡單，成本也相對低一點，但一旦機匣內部受高溫環(huán)境影響，積碳及粘連嚴重，很難靠行吊的拉力將機匣拉開，即使可以利用加熱機匣外壁以緩解粘連情況，但效果仍不明顯，本次拆卸的SOLAR C40核心機運轉時間長，并且長達4～5年擱置在海上平臺，由于海上潮濕環(huán)境，以及核心機并未做有效防護，壓氣機內壁腐蝕粘連更為惡劣，選擇第3種方案更為妥當，雖然加工成本略高，但與采購進口工具工裝相比還是節(jié)省了很大一筆投入。

3 工具工裝介紹

根據(jù)拆解SOLAR C40機組壓氣機機匣實際需求，我們自主設計了一套壓氣機機匣拆卸的提升裝置工裝，如圖4所示，一種適用于SOLAR C40透平機組壓氣機機匣拆卸的提升裝置，包括支撐體，所述支撐體由3塊支撐立柱3，Y型頂板2和圓形蓋板7組成；所述頂板2和蓋板7相對設置，位于所述頂板2和蓋板7之間的所述支撐立柱3的頂端分別通過螺栓固定在所述頂板伸出的3個端部，各所述支撐立柱的底端固定連接一連接法蘭6。

所述頂板2和蓋板7的軸心位置分別開有孔，一長度為690mm的螺桿1從所述頂板2的孔中插入所述支撐體中，插入的螺桿1一端與所述液壓頂4的一端螺紋連接，所述液壓頂4的工作范圍為100t，量程為150mm。所述液壓頂4的另一端與套管5的一端通過定位銷固定連接，所述套管5的另一端通過6根M14螺栓與所述蓋板7固定連接，所述套管5的長度為495mm。

所述頂板2與所述液壓頂4之間具有一固定螺母8，所述固定螺母套設在所述螺桿1內且與所述螺桿螺紋連接。

所述頂板2、支撐立柱3和連接法蘭6的通過螺栓連接組成提升裝置的外框，長度為885mm。

所述蓋板7的外緣套設有連接法蘭6，所述蓋板7的輪廓與透平機組壓氣機第11級定子的輪廓相同，且所述連接法蘭6與壓氣機機匣的螺栓孔對齊。

圖5 SOLAR C40透平機組壓氣機機匣提升裝置示意圖

4 工具工裝應用

使用時，將所述提升裝置整體用行吊吊起，坐落在待拆卸的壓氣機機匣上，其中提升裝置的蓋板7頂住壓氣機第11級定子位置，連接法蘭6與壓氣機機匣的螺栓孔對齊，并用9顆M24的螺栓進行緊固，檢查各鎖緊固定位置后，將液壓頂4復位，并將固定螺母8向所述頂板2的位置擰緊頂住頂板2，慢慢對液壓頂4打壓，檢查壓氣機機匣是否往上提升，最高加壓到1000～1500PSI，如若機匣還是不動，需要卸掉液壓頂壓力，然后對機匣底部進行加熱，加熱5min后再次打壓，直至機匣能夠往上提升，當機匣慢慢提升后，固定螺栓也要一直向上擰緊，防止液壓頂4泄壓導致機匣下落。當液壓頂4頂?shù)綐O限位置后，慢慢用行吊將機匣提起，完成機匣的拆卸工作。

5 結語

針對SOLAR燃氣輪機型號對比分析，海洋石油內SOLAR燃機只有C40具有特殊性需要采用該專用工具工裝進行壓氣機機匣拆卸，T60、T70、MARS90等壓氣機機匣都是中分形式，所以為了C40機組大修的本地化、專業(yè)化、規(guī)模化，研制一套專用工具工裝很有必要，也是自主維修的必經之路。