电厂汽轮机安装过程中质量保障措施分析

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 吴 哲

汽轮机组成部件较多，加之机组的体积较大，安装过程相对复杂。为此，在安装工作时，须确保各部件位置的准确性：首先，需要进行常规性检查，确保每个部件都无质量问题，参数准确，分析部件性能以及与主体部件的位置关系，明确工作流程及标准编制安装方案，再进行安装；其次，做好技术校验保证外观完整度，在装配过程中需要根据施工周期合理控制进度，避免造成质量下降；最后，安装过程务必严格遵循部件连接要求，确保其准确性，对每个连接部件进行测量并记录，发现问题及时上报到有关部门。

1 本体构成及安装基本流程

1.1 本体构成

汽轮机本体设备主要由静止部分和转动部分两大部分组成。静止部分主要包括汽缸、喷嘴、隔板、汽封、轴承等；转动部分主要包括主轴、叶轮、动叶片、联轴器及盘车装置等。安装工作主要有基础处理、台板安装、轴承座就位调整、缸体就位找中、本体隔板就位调整、转子就位找中、通流间隙测量及调整、汽机扣盖、对轮连接、盘车装置安装、连通管、轴承座扣盖以及缸体罩壳安装。机组采用冲动式和反动式组合设计，高中压外缸部分在前后轴承座上，用定中心梁连接外缸与轴承座，汽轮机喷嘴用中心线定位在内缸上。高压隔板套与进气平衡环支撑在内缸上。

为有效降低汽轮机组的低压缸温度梯度，在机组内设置两个低压缸。该机组安装过程需要思考汽缸结构和支撑方式的科学性，从而做到膨胀自如，在热态下热变形能够对称，设计时将两个汽缸调节联合阀布置在机组两侧，高中压缸连接四根导汽管，对应四个喷嘴，通过冲动式调节级和中低压连通管进入低压缸，再排至凝汽器。在汽轮机高中压转子与低中压转子结构中，其材料均为实心合金钢锻件加工材料，利用法兰联轴器和刚性联轴器连接。汽轮机高中压转子与低中压转子由可倾瓦轴承支撑，落地布置成轴箱。

1.2 安装流程

本次国产优化型660MW超临界汽轮机安装流程如下：基础准备-台板就位-轴承座就位找正-低压缸组合、找正-轴承座安装-高、中压缸就位、找正-低压转子安装及轴系找正-低压转子安装及轴系找正-低压转子定位找正-低压缸内部部件安装-低压缸与凝汽器焊接-对轮中心复查-推力轴承安装-高、中压缸负荷分配-汽轮机扣盖-对轮中心复查。

2 主要安装工序及质量控制

2.1 基础工作

检验元件表面是否存在破损、裂痕等情况，确保承力面部分清洁无污渍。对基础中心线和基准点等位置进行检验，控制纵横中心线控制轴承座中心与机组中心重合误差，保证在±3mm以内，预埋件垂直度误差控制在3°以内。对预埋件数量、位置、标高等内容进行核对，与基准和中心线偏差在±10mm以内。标注轴承座及汽缸中心线位置，再对基础承力面进行凿毛去除工序。

2.2 台板就位找正

根据轴承座底部及低压缸台板示意图进行找正，用涂红丹法检查轴承座接触面，确保与台板接触面积在75%以上，配合供应商提供的轴系计算标高，采用NI-002A精密水准仪进行测量，调整临时支撑螺栓控制标高与扬度，再利用合像水平仪调整。完成台板找正后再调整楔形垫铁和螺栓，确保与台板密实接触，检查接触间隙[1]。对铁垫位置的控制需保持在300～700mm，且最大楔形为3块，可根据情况适当增加块数，在安装之前进行校平处理，检验其高度避免出现松动或剥离情况。

其中关键工艺在于轴系找平，首先需要保证其标高符合厂家要求，明确轴承标高数值后需保证转子连接面处与励磁机轴的连接面平行且同心，联轴器中心误差控制在0.02mm，若超出限值范围则根据情况调整垫板和垫铁，根据厂家需求控制，各联轴器序号、直径（mm）、张口值（mm）、错位值（mm）分别为：2～3：978、0.076、0.025；4～5：978、0.102、0.000；6～7：978、0.102、0.025。

关键工序在于联轴器的连接，为保证汽轮机组能够安全稳定运行，需要保证联轴器与转子处于平滑弧线状态，连接前需控制联轴器端面瓢偏度，在0.03mm以内，连接要求如下：联轴器所用的螺栓、螺母配重偏差控制在3g以内；安装联轴器垫片时为提升其稳定性，需应用临时螺栓，此时晃动值控制在0.02mm以下；对称位置需按照厂家要求，应用正式螺栓把紧，此部分更换临时螺栓后的测点变化控制在0.02mm以下，并对螺栓螺母做好钢印记录，便于后续操作；靠背轮外圆晃动值控制在0.02mm以内。针对联轴器找中的相关检测工作需要做好旋转角度、测点的计算，以本次工程为例，具体检测图纸和表格设计如图1及表1所示。

表1 测量数据（mm）

图1 联轴器找中记录

根据测量数据可进行计算并绘见制表2。

表2 数据计算

2.3 低压外缸拼缸工序

低压外缸拼缸工序采用水平拼接法，将凝汽器喉部以及膨胀节单独放置，并将抽汽管吊入安装低压缸的中下段安装需先对法兰面垂直错口、结合面缝隙以及台板缝隙进行控制，确保符合拼缸条件。以中间段为基准进行缸段找正，符合条件后在结合面处涂抹密封涂料再组装[2]。用φ0.4mm钢丝拉纵横向中心线，以汽缸洼窝中心为基准，完成中心线定位并配置临时定位销。分别检测两种状态下的水平结合面间隙与轴封洼窝水平位置错口，包括不紧螺栓状态和紧1/3法兰结合面螺栓状态，确保符合技术要求，再涂抹密封涂料。最后，需要电焊法兰面全部销钉和螺栓，割除运输撑筋。

2.4 轴承座就位找正工序

针对前轴承箱的安装重点在于底部润滑油管，做好焊缝检查，排除渗漏风险。检验轴承箱与台板纵销膨胀间隙和台板间隙情况，用拉钢丝测量调整中心线保持一致，符合图纸需求。利用精密水准仪配合游标卡尺，测量并调整轴承箱与低压外下缸标高。

2.5 高压缸、中压缸外下缸找正

利用φ0.4mm琴钢丝定位缸体，测量轴向定位尺寸，要求轴封洼窝与机组轴系中心相一致。针对横向的定位，主要以机组轴线为主，低压缸第七级隔板槽洼窝中心与之重合。本次660MW超临界汽轮机安装过程重点研究的工序为低压缸端部外汽封波纹节的安装，一般该类型的汽轮机前后轴承箱为一体化设计，因此端部汽封只有一个，汽轮机低压缸与轴承座双落地布置中增加端部外汽封波纹节，详细安装流程及相关注意事项如下。

将汽封波纹节传入低压转子端，将低压转子落下，确保外汽封波纹节在洼窝内对应位置处，再将汽封体安装环在轴承箱端面连接螺栓；用千斤顶支撑汽封体，用螺栓固定汽封波纹节，保证无间隙后旋紧螺钉，固定波纹节与低压外缸，调整波纹节与低压缸间隙，误差控制在0.1mm以内。此步骤务必注意波纹节内、外法兰的位置，保证同心同面。

对汽封体的下半部分进行调整，控制中心位置，将钢丝架设在低压外缸两端，并保证其钢丝中心线以对应的轴承箱中心重合，误差控制在0.05mm以内。对低压缸端部外汽封进行调整，确保与钢丝同心；调整安装环中心，保证其与转子外径间隙一致，误差控制在0.10mm范围内。轴承箱与安装环的中分面一致，误差控制在0.05mm以内，拧紧与成轴向和汽封体下的螺栓并放入偏心套装入偏心销，确认合格后进行敛缝处理。

2.6 转子及叶片安装

清理轴承并检验轴承座，针对高中、低压转子的监测需要保证其轴径椭圆度，分别检查对轮瓢度，调整轴瓦垫片，确保转子中心位置与外油档洼窝位置一致。此过程的关键工序在于低压转子末级叶片的组装。优化型660MW汽轮机末级叶片结构为自带围带并带凸台拉筋，通过锻造制成叶片，主要应用反动式技术实现结构匹配，其叶根主要为纵树形形态[3]。其中，低压转子电端和调端分别由80片叶片构成。针对此部分的安装，厂家会进行平衡试验，确保符合要求后将叶片进行编号，安装过程只需根据编号进行拼接即可，利用专用的保护套、转子托架等工序，根据叶片进汽方向进行安装。

对于高中压叶顶汽封以及隔板汽封需要进行质量控制，一般情况下，优化型660MW超临界汽轮机机组的高中叶顶汽封和隔板汽封设计在0.40mm，修正系数计算公式为：Z=Y-X。其中，Z为汽封间隙调整修正系数；X为找中后未安装转子的汽缸挠度；Y为紧固螺栓后转子未安装时各部套处的汽缸挠度。本次安装工程中的汽轮机顶部-Z0.41～0.48，底部+Z为0.82～0.87，相较于常规型机组，优化型660MW超临界汽轮机机组的间隙更小。结合厂家设计要求，需要对其间隙进行调整，完成内部套找中工序后还应对汽封进行打磨，保证其退让灵活。

2.7 低压缸与凝汽器焊接工序

低压缸与凝汽器焊接工序中，焊材的存储与应用是关键，严格检查焊条材质，并存储在干燥、通风条件良好以及温度在5℃以上，湿度在60%以下的环境中。使用前仔细检查其焊心情况，保证无锈斑、无脱落等问题，并进行烘焙。详细作业流程为：坡口加工→预热→对口点固→打底层焊接→填充盖面→焊工自检→RTUT无损探伤→质量验收评定。清洁低压排汽口端面和凝汽器法兰面，同时保证凝汽器不存在偏斜情况。拆除汽缸的临时性支撑物，做好凝汽器定位后保证底板与弹簧座连接密实性。监测低压缸的状态，应保持在半实缸状态，检验转子中心及扬度[4]。完成汽封间隙调整以及汽缸位置定位后，进行法兰面与低压缸排汽口的衔接，保证焊面垂直度，打磨法兰面，焊接面需要对无氧化铁、锈皮等进行打磨。

详细的焊接工艺作业方式如下：焊接材料选择507焊条，需要预先进行烘焙，温度和时间分别控制在400℃和1h，完成烘焙后将其放置在保温筒内；在开始实施焊接行为前需要先进行点固焊，作业原则为“先四角，后四周端面”，每相隔200mm点焊100mm；进行焊接时需要将百分表架设在汽缸台板的四个角位置，监测其位移状态，一旦超过0.10mm需要停止焊接行为，并等待其恢复，此外，当转子扬度变化达到0.02mm/m时也需要停止焊接行为，寻找原因并解决问题；每道、每层焊接后需要检验汽缸与台板的间隙距离是否与焊接前一致，若出现较大变化，则需要进行检查，完成焊接工序后需对周围药皮、飞溅物进行清理，并检查外观是否存在破损等不良情况，并打磨焊缝，保证无气孔、夹渣以及裂纹。

2.8 推力轴承安装

首先将轴承水平面扬度调整至与转子扬度相一致，并测量推力盘晃度和推力瓦块，保证其瓢偏和厚度偏差均在0.02mm以内。用吊装方式进行高压转子安装，根据汽缸找中位置吊放，测量转子弯曲度。起吊过程须注意转子不能接触轴瓦表面，避免影响其质量。

2.9 汽缸扣盖

汽缸扣盖过程应按照先低后高的顺序进行扣盖，确保质量检查符合条件，对照图纸检查设备零件，做好相关标识，清点物品保证无多余零件遗漏。扣盖前需要检测冷液位置，记录尺寸，扣盖后盘动转子确保内部不存在摩擦声响。针对螺栓应用热紧或冷紧的方式进行紧固，端盖封闭工序展开之前需要先检查内部结构，是否存在杂物以及部件完好，检验后对端盖法兰部分进行清洁，应用0.05mm塞尺检验，保证无毛刺情况。