電廠汽輪機安裝過程中質量保障措施分析

中國電建集團山東電力建設第一工程有限公司 吳 哲

汽輪機組成部件較多，加之機組的體積較大，安裝過程相對復雜。為此，在安裝工作時，須確保各部件位置的準確性：首先，需要進行常規(guī)性檢查，確保每個部件都無質量問題，參數(shù)準確，分析部件性能以及與主體部件的位置關系，明確工作流程及標準編制安裝方案，再進行安裝；其次，做好技術校驗保證外觀完整度，在裝配過程中需要根據(jù)施工周期合理控制進度，避免造成質量下降；最后，安裝過程務必嚴格遵循部件連接要求，確保其準確性，對每個連接部件進行測量并記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時上報到有關部門。

1 本體構成及安裝基本流程

1.1 本體構成

汽輪機本體設備主要由靜止部分和轉動部分兩大部分組成。靜止部分主要包括汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承等；轉動部分主要包括主軸、葉輪、動葉片、聯(lián)軸器及盤車裝置等。安裝工作主要有基礎處理、臺板安裝、軸承座就位調整、缸體就位找中、本體隔板就位調整、轉子就位找中、通流間隙測量及調整、汽機扣蓋、對輪連接、盤車裝置安裝、連通管、軸承座扣蓋以及缸體罩殼安裝。機組采用沖動式和反動式組合設計，高中壓外缸部分在前后軸承座上，用定中心梁連接外缸與軸承座，汽輪機噴嘴用中心線定位在內缸上。高壓隔板套與進氣平衡環(huán)支撐在內缸上。

為有效降低汽輪機組的低壓缸溫度梯度，在機組內設置兩個低壓缸。該機組安裝過程需要思考汽缸結構和支撐方式的科學性，從而做到膨脹自如，在熱態(tài)下熱變形能夠對稱，設計時將兩個汽缸調節(jié)聯(lián)合閥布置在機組兩側，高中壓缸連接四根導汽管，對應四個噴嘴，通過沖動式調節(jié)級和中低壓連通管進入低壓缸，再排至凝汽器。在汽輪機高中壓轉子與低中壓轉子結構中，其材料均為實心合金鋼鍛件加工材料，利用法蘭聯(lián)軸器和剛性聯(lián)軸器連接。汽輪機高中壓轉子與低中壓轉子由可傾瓦軸承支撐，落地布置成軸箱。

1.2 安裝流程

本次國產(chǎn)優(yōu)化型660MW超臨界汽輪機安裝流程如下：基礎準備-臺板就位-軸承座就位找正-低壓缸組合、找正-軸承座安裝-高、中壓缸就位、找正-低壓轉子安裝及軸系找正-低壓轉子安裝及軸系找正-低壓轉子定位找正-低壓缸內部部件安裝-低壓缸與凝汽器焊接-對輪中心復查-推力軸承安裝-高、中壓缸負荷分配-汽輪機扣蓋-對輪中心復查。

2 主要安裝工序及質量控制

2.1 基礎工作

檢驗元件表面是否存在破損、裂痕等情況，確保承力面部分清潔無污漬。對基礎中心線和基準點等位置進行檢驗，控制縱橫中心線控制軸承座中心與機組中心重合誤差，保證在±3mm以內，預埋件垂直度誤差控制在3°以內。對預埋件數(shù)量、位置、標高等內容進行核對，與基準和中心線偏差在±10mm以內。標注軸承座及汽缸中心線位置，再對基礎承力面進行鑿毛去除工序。

2.2 臺板就位找正

根據(jù)軸承座底部及低壓缸臺板示意圖進行找正，用涂紅丹法檢查軸承座接觸面，確保與臺板接觸面積在75%以上，配合供應商提供的軸系計算標高，采用NI-002A精密水準儀進行測量，調整臨時支撐螺栓控制標高與揚度，再利用合像水平儀調整。完成臺板找正后再調整楔形墊鐵和螺栓，確保與臺板密實接觸，檢查接觸間隙[1]。對鐵墊位置的控制需保持在300～700mm，且最大楔形為3塊，可根據(jù)情況適當增加塊數(shù)，在安裝之前進行校平處理，檢驗其高度避免出現(xiàn)松動或剝離情況。

其中關鍵工藝在于軸系找平，首先需要保證其標高符合廠家要求，明確軸承標高數(shù)值后需保證轉子連接面處與勵磁機軸的連接面平行且同心，聯(lián)軸器中心誤差控制在0.02mm，若超出限值范圍則根據(jù)情況調整墊板和墊鐵，根據(jù)廠家需求控制，各聯(lián)軸器序號、直徑（mm）、張口值（mm）、錯位值（mm）分別為：2～3：978、0.076、0.025；4～5：978、0.102、0.000；6～7：978、0.102、0.025。

關鍵工序在于聯(lián)軸器的連接，為保證汽輪機組能夠安全穩(wěn)定運行，需要保證聯(lián)軸器與轉子處于平滑弧線狀態(tài)，連接前需控制聯(lián)軸器端面瓢偏度，在0.03mm以內，連接要求如下：聯(lián)軸器所用的螺栓、螺母配重偏差控制在3g以內；安裝聯(lián)軸器墊片時為提升其穩(wěn)定性，需應用臨時螺栓，此時晃動值控制在0.02mm以下；對稱位置需按照廠家要求，應用正式螺栓把緊，此部分更換臨時螺栓后的測點變化控制在0.02mm以下，并對螺栓螺母做好鋼印記錄，便于后續(xù)操作；靠背輪外圓晃動值控制在0.02mm以內。針對聯(lián)軸器找中的相關檢測工作需要做好旋轉角度、測點的計算，以本次工程為例，具體檢測圖紙和表格設計如圖1及表1所示。

表1 測量數(shù)據(jù)（mm）

圖1 聯(lián)軸器找中記錄

根據(jù)測量數(shù)據(jù)可進行計算并繪見制表2。

表2 數(shù)據(jù)計算

2.3 低壓外缸拼缸工序

低壓外缸拼缸工序采用水平拼接法，將凝汽器喉部以及膨脹節(jié)單獨放置，并將抽汽管吊入安裝低壓缸的中下段安裝需先對法蘭面垂直錯口、結合面縫隙以及臺板縫隙進行控制，確保符合拼缸條件。以中間段為基準進行缸段找正，符合條件后在結合面處涂抹密封涂料再組裝[2]。用φ0.4mm鋼絲拉縱橫向中心線，以汽缸洼窩中心為基準，完成中心線定位并配置臨時定位銷。分別檢測兩種狀態(tài)下的水平結合面間隙與軸封洼窩水平位置錯口，包括不緊螺栓狀態(tài)和緊1/3法蘭結合面螺栓狀態(tài)，確保符合技術要求，再涂抹密封涂料。最后，需要電焊法蘭面全部銷釘和螺栓，割除運輸撐筋。

2.4 軸承座就位找正工序

針對前軸承箱的安裝重點在于底部潤滑油管，做好焊縫檢查，排除滲漏風險。檢驗軸承箱與臺板縱銷膨脹間隙和臺板間隙情況，用拉鋼絲測量調整中心線保持一致，符合圖紙需求。利用精密水準儀配合游標卡尺，測量并調整軸承箱與低壓外下缸標高。

2.5 高壓缸、中壓缸外下缸找正

利用φ0.4mm琴鋼絲定位缸體，測量軸向定位尺寸，要求軸封洼窩與機組軸系中心相一致。針對橫向的定位，主要以機組軸線為主，低壓缸第七級隔板槽洼窩中心與之重合。本次660MW超臨界汽輪機安裝過程重點研究的工序為低壓缸端部外汽封波紋節(jié)的安裝，一般該類型的汽輪機前后軸承箱為一體化設計，因此端部汽封只有一個，汽輪機低壓缸與軸承座雙落地布置中增加端部外汽封波紋節(jié)，詳細安裝流程及相關注意事項如下。

將汽封波紋節(jié)傳入低壓轉子端，將低壓轉子落下，確保外汽封波紋節(jié)在洼窩內對應位置處，再將汽封體安裝環(huán)在軸承箱端面連接螺栓；用千斤頂支撐汽封體，用螺栓固定汽封波紋節(jié)，保證無間隙后旋緊螺釘，固定波紋節(jié)與低壓外缸，調整波紋節(jié)與低壓缸間隙，誤差控制在0.1mm以內。此步驟務必注意波紋節(jié)內、外法蘭的位置，保證同心同面。

對汽封體的下半部分進行調整，控制中心位置，將鋼絲架設在低壓外缸兩端，并保證其鋼絲中心線以對應的軸承箱中心重合，誤差控制在0.05mm以內。對低壓缸端部外汽封進行調整，確保與鋼絲同心；調整安裝環(huán)中心，保證其與轉子外徑間隙一致，誤差控制在0.10mm范圍內。軸承箱與安裝環(huán)的中分面一致，誤差控制在0.05mm以內，擰緊與成軸向和汽封體下的螺栓并放入偏心套裝入偏心銷，確認合格后進行斂縫處理。

2.6 轉子及葉片安裝

清理軸承并檢驗軸承座，針對高中、低壓轉子的監(jiān)測需要保證其軸徑橢圓度，分別檢查對輪瓢度，調整軸瓦墊片，確保轉子中心位置與外油檔洼窩位置一致。此過程的關鍵工序在于低壓轉子末級葉片的組裝。優(yōu)化型660MW汽輪機末級葉片結構為自帶圍帶并帶凸臺拉筋，通過鍛造制成葉片，主要應用反動式技術實現(xiàn)結構匹配，其葉根主要為縱樹形形態(tài)[3]。其中，低壓轉子電端和調端分別由80片葉片構成。針對此部分的安裝，廠家會進行平衡試驗，確保符合要求后將葉片進行編號，安裝過程只需根據(jù)編號進行拼接即可，利用專用的保護套、轉子托架等工序，根據(jù)葉片進汽方向進行安裝。

對于高中壓葉頂汽封以及隔板汽封需要進行質量控制，一般情況下，優(yōu)化型660MW超臨界汽輪機機組的高中葉頂汽封和隔板汽封設計在0.40mm，修正系數(shù)計算公式為：Z=Y-X。其中，Z為汽封間隙調整修正系數(shù)；X為找中后未安裝轉子的汽缸撓度；Y為緊固螺栓后轉子未安裝時各部套處的汽缸撓度。本次安裝工程中的汽輪機頂部-Z0.41～0.48，底部+Z為0.82～0.87，相較于常規(guī)型機組，優(yōu)化型660MW超臨界汽輪機機組的間隙更小。結合廠家設計要求，需要對其間隙進行調整，完成內部套找中工序后還應對汽封進行打磨，保證其退讓靈活。

2.7 低壓缸與凝汽器焊接工序

低壓缸與凝汽器焊接工序中，焊材的存儲與應用是關鍵，嚴格檢查焊條材質，并存儲在干燥、通風條件良好以及溫度在5℃以上，濕度在60%以下的環(huán)境中。使用前仔細檢查其焊心情況，保證無銹斑、無脫落等問題，并進行烘焙。詳細作業(yè)流程為：坡口加工→預熱→對口點固→打底層焊接→填充蓋面→焊工自檢→RTUT無損探傷→質量驗收評定。清潔低壓排汽口端面和凝汽器法蘭面，同時保證凝汽器不存在偏斜情況。拆除汽缸的臨時性支撐物，做好凝汽器定位后保證底板與彈簧座連接密實性。監(jiān)測低壓缸的狀態(tài)，應保持在半實缸狀態(tài)，檢驗轉子中心及揚度[4]。完成汽封間隙調整以及汽缸位置定位后，進行法蘭面與低壓缸排汽口的銜接，保證焊面垂直度，打磨法蘭面，焊接面需要對無氧化鐵、銹皮等進行打磨。

詳細的焊接工藝作業(yè)方式如下：焊接材料選擇507焊條，需要預先進行烘焙，溫度和時間分別控制在400℃和1h，完成烘焙后將其放置在保溫筒內；在開始實施焊接行為前需要先進行點固焊，作業(yè)原則為“先四角，后四周端面”，每相隔200mm點焊100mm；進行焊接時需要將百分表架設在汽缸臺板的四個角位置，監(jiān)測其位移狀態(tài)，一旦超過0.10mm需要停止焊接行為，并等待其恢復，此外，當轉子揚度變化達到0.02mm/m時也需要停止焊接行為，尋找原因并解決問題；每道、每層焊接后需要檢驗汽缸與臺板的間隙距離是否與焊接前一致，若出現(xiàn)較大變化，則需要進行檢查，完成焊接工序后需對周圍藥皮、飛濺物進行清理，并檢查外觀是否存在破損等不良情況，并打磨焊縫，保證無氣孔、夾渣以及裂紋。

2.8 推力軸承安裝

首先將軸承水平面揚度調整至與轉子揚度相一致，并測量推力盤晃度和推力瓦塊，保證其瓢偏和厚度偏差均在0.02mm以內。用吊裝方式進行高壓轉子安裝，根據(jù)汽缸找中位置吊放，測量轉子彎曲度。起吊過程須注意轉子不能接觸軸瓦表面，避免影響其質量。

2.9 汽缸扣蓋

汽缸扣蓋過程應按照先低后高的順序進行扣蓋，確保質量檢查符合條件，對照圖紙檢查設備零件，做好相關標識，清點物品保證無多余零件遺漏?？凵w前需要檢測冷液位置，記錄尺寸，扣蓋后盤動轉子確保內部不存在摩擦聲響。針對螺栓應用熱緊或冷緊的方式進行緊固，端蓋封閉工序展開之前需要先檢查內部結構，是否存在雜物以及部件完好，檢驗后對端蓋法蘭部分進行清潔，應用0.05mm塞尺檢驗，保證無毛刺情況。