火电厂汽轮机本体安装探究

2022-11-15傅昌勇

中国科技纵横 2022年17期

傅昌勇

（中国电建集团四川工程有限公司，四川成都 610000）

0.引言

汽轮机是原动机上的重要设备，通过把蒸汽能量转化为机械功来实现发电功能，属于一种旋转式的机械。汽轮机的正常发电，必须建立在本体合理安装的基础上，随着我国电力事业的不断发展，汽轮机本体的安装广泛推广，安装过程中常见的一些缺陷也愈发受到技术人员的重视。汽轮机本体安装的每个步骤都关系到设备的性能与运行安全性，只有严格控制每道工序，认真落实规范标准，才能顺利完成安装任务，保障汽轮机的正常运行。

1.汽轮机发电组概述

本文以火电厂的抽凝式汽轮机为例，该机组由3个转子共同组成，分别是汽轮机、励磁机和发电机。每个转子均使用铰制孔螺栓连接，并用两对双列轴承支撑，分别承位于汽轮机的进汽侧、排汽侧；励磁机组末端以及发电机机组始端；销承轴的承座在发电机末端。汽轮机组自从投入生产后，振动始终偏高，之前机组振动报警值与停机值分别设置75μm、120μm。由于振动不正常，常造成机组报警或停车，因此将报警值调高到120μm、停机值调高至160μm。经调整后，尽管汽轮机运行正常，但这种调整方式并没有理论依据，有很强的盲目性和主观性，调整之后也没有从根本上解决小汽轮机振动偏高的问题，因此汽轮机组仍存在安全隐患。

2.汽轮机本体存在的缺陷与处理方法

汽轮机的调节级围带汽封属于弧块的镶嵌结构，叠装在高压内缸的圆周燕尾槽中，这种类型的汽封会导致弧块多次脱落，并损伤之后的动静部分。所以，每次检修都需要全部拆掉围带汽封弧块，检修成本极高。

调节级围带汽封脱落和此处结构、调节级工作参数密切相关。调节级所承受的焓降和压降均为高压缸的最高级别，阻汽片原本采用的是水平结合面敛缝的设计方式。汽封片弧段直径较大，燕尾槽的燕尾角度较小，一旦汽封弧块或者燕尾槽出现严重的塑性变形，而且无法约束时，就会在动叶顶部形成较强的气流涡动力，继而引起汽封弧段振动，并因持续的振动疲劳而发生断裂，最终弧块脱落。除此之外，机组开启、停止时，汽封弧块和与之相对应的内缸之间会存在温差；汽封弧块材料的热胀系数高于汽缸材料[1]。又或者动静部分相互摩擦，汽封弧块温度突然上升，也会导致汽封弧块或汽缸燕尾槽部分出现变形。针对这些问题，可采取以下解决措施：

（1）改燕尾槽为T形槽：在调节级叶顶內缸或者隔板套中做一个T形槽；然后把汽封片、锁紧片、填片装进T形槽中，并弯下锁紧片，将其锁紧。这种设计方式会增加结构的稳定性，避免汽封片窜动。（2）焊补原先的围带汽封燕尾槽：选择和汽缸材料相同、相似的焊条进行热焊，控制焊接引起的变形不超过允许范围。（3）焊补完成后，在內缸原本的燕尾槽处加工一个T形槽，用来固定围带汽封弧块，要让弧块材料的热胀系数不超过高压内缸。（4）安装6片1Cr13铁素体汽封片，这种封片材料的优势是，经淬火也不会硬化，而且在动静部分相互摩擦的情况下，叶片的围带上也不会磨出沟槽，也不会导致汽封块因温度太高而膨胀。镶嵌好新的汽封片后，将其锁紧，留出调整汽封片的空间。

3.火电厂汽轮机本体安装要点与难点

3.1 安装要点

（1）原理数值。汽轮机在运转状态下，会获得大量数值，以正常的原理数值作为参照，可检验汽轮机的安装是否合格。原理数值包括汽轮机的性能指标、工作数值、热力数值等。技术人员应该在掌握汽轮机运行原理的基础上熟悉原理数值，如果安装过程中发现数值异常，则提示要重新安装。（2）评价指数。汽轮机类型众多，即使是在同样的工作状态下，不同类型的汽轮机，评价指数也有所不同，技术人员应该结合工作经验与资料数据，科学的分析评价指数，并将评价指数作为检验汽轮机安装质量的依据，分析指数是否正确，如果与评价指数相关的数据一致，则说明汽轮机本体的安装质量满足要求[2]。（3）零件特征。充分了解汽轮机本体零件的特点，包括材料外观、热力性能、强度、承载力等多个方面。这些特点与汽轮机运行水平密切相关，因此，技术人员可以以零件特征为依据检验零件质量和性能，充分了解汽轮机组的工作资料，在此基础上安装汽轮机本体，才能延长设备寿命。（4）保护系统。汽轮机运行过程中，保护系统起到重要作用，可有效维持汽轮机运行的安全性与可靠性。因此，技术人员应充分了解汽轮机的运行原理与分析器的调节状况。

3.2 安装难点

（1）汽轮机垫块与台板安装。汽轮机缸体与胎盘之间存在缝隙，安装时应尽量缩小缝隙，提高精密度，加强二者之间的密合性。安装台板之前，首先清理台板滑动面上的毛刺、杂物，保持台面平滑。二次浇灌混凝土后，混凝土与台板相互接触的部位应干净、无油漆、无污垢。台板和汽缸、台板和轴承座、台板和滑块的接触面应光洁、无毛刺。使用0.05mm的塞尺检测缝隙大小，深入台板的安装标高与中心位置允许存在±1mm的偏差值。（2）轴系找正。轴系找正与汽轮机本体的安装质量密切相关，因此技术人员应精准操作、反复找正、多次调节，保证轴系安装的精准性。使用拉钢丝找中心的方式定位轴承座的横向位置，将悬柱钢丝架子安装在汽轮机基础纵向中心线前、后的预埋件上，架子为槽钢材质，上下左右均有螺栓可以调节。沿着中心线的方向拉钢丝，钢丝两端均挂着重块。第一次找正，可使用钢皮尺测量洼窝中心两侧的距离，并调整轴承座的横向位置，保持两端距离相同，允许误差为±0.05mm。通过水平仪找平的方式协助轴承座的横向找正，将水平仪摆放在靠近轴瓦洼窝的结合面，调整台板下部斜垫铁的高度，让斜垫铁满足轴承座横向水平要求。轴系找正过程至少需要两个操作步骤：一是初步找正：主要是轴承与轴承箱的找正；二是整个汽轮机本体找正。安装汽轮机本体时，应格外注意细节，保证轴系安装符合规范标准[3]。（3）汽缸扣盖。安装汽缸之前先尝试扣盖，扣盖与汽缸本体的安装质量密切相关。同时还要找正全实轴系。汽缸后盖是汽轮机本体安装的最后一步，扣盖质量充分体现了汽缸的安装质量，扣盖时要做好防护措施，向缸内吊装的第一个部件至汽缸外上岗就位。吊装过程中，应委派专人清扫与检查，工作机不可直接放置在汽缸分面上。用法兰螺栓固定汽缸时，首先要手动旋转螺帽，让螺帽和垫圈充分接触，然后用液压力矩扳手把螺栓拧紧。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，最后在左右对称的位置固定螺栓。（4）汽缸的组合。汽缸由两部分组成：1）高中压缸，其结构可划分为上下两半；2）低压外缸，上下结构又可分为调阀端、电机端、中部。组合汽缸的过程中应该格外谨慎，避免栽丝孔错位，同时还要校正汽缸，最后拧入栽丝。汽缸有水平组合与圆筒形组合两种方式，又以前者最为常见。低压汽缸下半部组合时，首先要保证凝汽机就位，并将与低压缸排气口相互连接的波形节安装在凝汽机的喉部位置，使之和低压缸台面的距离符合低压缸下半就位要求。安装完成后，检查低压缸下半是否正常就位，然后采用水平拼缸法的方式组合前后汽缸，组合之前需要进行无涂料试装，上下缸组合后，检查二者的结合面[4]。

4.火电厂汽轮机本体的安装

本文以CLN350-24.2/566/566汽轮机为例，探讨汽轮机本体的安装步骤[5]。

4.1 垫铁布

清理基础表面的输送层，清理范围要超出垫铁周围的30mm～40mm，用灌浆法布置。参考扬度设置垫铁的标高。基架、垫铁以及各层垫铁间相互接触的面积占总面积80%以上，以0.04mm塞尺不入，将汽轮发电机组的中心线作为基准，螺栓孔和垫铁中心的偏差不超过3mm。

4.2 台板

把台板安置在垫铁上，参考汽轮发电机的纵横基础中心线，将拉钢丝找正的纵横中心线误差控制在1mm范围内，保证台板正确就位。

4.3 外汽缸就位之前检查滑销系统

检查滑销、销槽、低压缸的纵横向定位锚固板，记录安装过程，保证安装操作符合制造厂要求。

4.4 低压外缸

检查汽缸的外观，保持加工面的整洁与光滑。水平结合面处于紧固螺栓和螺栓孔之间，周围的间隙控制在0.5mm以内。汽缸的丝堵保持齐全，在多余孔洞内加入丝堵。按照材料表的材质要求，在试验中检测螺栓螺母的光谱与硬度。低压外缸的调、中、电的下半部置于台板上，结合面错口值不超过0.05mm；使用刀口尺检查汽缸的高差；使用地址水平仪检测汽缸的水平中分面。水平度应满足＜0.05mm/m的要求。低压外缸和基架之间的间隙不应超过0.05mm，在电测油挡洼窝和调侧油挡洼窝的位置拉一条水平中心钢丝，让低压外缸前、中、后以及轴封洼窝调整到同心，用内径千分尺测量。拖开汽缸的垂直中分面，将密封涂料均匀的涂抹在中段两侧垂直的中分面上，先安装1/3螺栓把紧，然后再配备偏心定位销，安装完另外的2/3螺栓后，全部把紧。将汽缸涂料均匀的涂抹在外缸上半部的中部与结合面。低压缸的前、后油挡洼窝与机组中心线应保持一致；排汽中心和凝汽器中心应一致；低压缸中心线和基础中心线同样要有一致性。

4.5 前轴承箱与高中外缸

清理轴承座的油路与油室；用涂色法检查压力油的通过孔，接触面形成O型。检查轴承的钨金浇铸是否存在凹陷、夹渣、裂纹等。标记轴承各个部件的安装位置。检查轴瓦球面和瓦座结合面时可以涂抹红丹粉，每平方厘米的接触点面积占球面总面积的75%，让红丹粉均匀地分布在接触面上，上下部相互组合后，球面瓦与球面座的水平结合面要对准轴承座的供油孔，油口周围的接触面成为O型。使用垫铁调整高中压外缸的下半，与铁丝中心相对，保证轴承达到设计标高。高中压外缸在轴承箱上就位，支垫块和猫爪支撑面的接触面应在75%以上，高中压外缸的纵向水平误差为0.05mm/m，和低压缸相同。根据机组的中心线拉出高中压外缸钢丝，通过测量和调整让低压外缸油挡洼窝和高中外缸汽封洼窝的同心，与低压外缸调端保持一致，允许偏差为＜0.05mm；高中压外缸的下半横向水平允许偏差不超过0.05mm/m。

4.6 检查轮子

测量轮子的轴颈锥度、椭圆度；检查推力盘外缘端面与靠背轮端面的瓢偏和径向摇晃度；测量弯曲度是否符合出厂记录。检查差胀和轴向位移的凸缘是否存在不平整、损伤等问题。

4.7 低压缸与高压缸内部套找中心

把低压排气导流环的下半放置在低压外缸中，然后在低压外缸支撑低压内缸的平面上置入支撑垫片，让低压隔板套的下半就位。低压内缸水平中分面的左、右位置同样要置入支撑垫片，根据实际情况增加或减少垫片，调整低压隔板套的中心。使用联系螺栓把低压外缸电端与调端部汽封下半与垫片固定于低压外缸电、调端的汽封端面上。使用工艺顶丝调整低压缸端部外的汽封中心。高中压內缸就位之前，先检查高中压內缸、外缸的上下半径向销与高中压外缸上下半空心定位销，保证二者的尺寸符合设计要求，之后的找中心操作与低压缸相同。

4.8 汽缸扣量

在全实缸轴系找中心的过程中试扣盖，试扣盖操作要仔细、全面。完成所有汽缸内的安装后，将安装情况记录在案，向施工监理部门提出扣盖申请。提前做好扣盖准备，核查技术资料。低压缸和高压缸扣盖时，有很多螺栓需要拧紧，为了提高效率，可安排多组技术人员同时在汽轮机的两侧施工，分配好工具，准备好足够的螺栓，节约施工时间。考虑到高中压内外缸与低压內缸的水平中分面上＞M72的螺栓都需要热紧，所以要严格控制加热棒的功率与热紧温度，使之符合规范要求。