大型汽輪機組地腳螺栓選型設計

巨春影，郭桂霞

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

大型汽輪機組地腳螺栓主要包括軸承箱、汽缸、主汽閥、再熱閥等設備用地腳螺栓。地腳螺栓按型式可分為穿梁和直埋式兩種。穿梁是指基礎開通孔、埋通管，在基礎一次灌漿、設備就位后進行地腳螺栓安裝；直埋是指在基礎施工時就將地腳螺栓埋入基礎中。汽輪機地腳螺栓結構主要由螺栓本體、緊定板及安裝用附件組成。汽輪機設備通過地腳螺栓按一定的條件固定安裝在基礎中，因此地腳螺栓的選型、結構設計在汽輪機中尤為重要。

1 從汽輪機軸系找中方面進行地腳螺栓的選型設計

軸承箱、汽缸處的地腳螺栓應優選穿梁式。軸承箱、汽缸為汽輪機組本體設備，這些設備通過可調墊鐵安裝在一次灌漿基礎上，按汽輪機軸系找中要求調整后，基礎梁厚可能比名義值變化5～15 mm。此部位如采用穿梁式結構，將在基礎一次灌漿、所有設備就位后安裝地腳螺栓。地腳螺栓可在基礎埋入的套管中上下竄動，通過調整兩端余量來抵消基礎厚度的變化。若采用直埋式結構，在設計時就必須預先考慮軸系找中帶來的二次灌漿基礎梁厚的變化。某30 萬kW 汽輪機組前軸承箱采用直埋式地腳螺栓，地腳螺栓在一次灌漿中便埋入基礎中，地腳螺栓露出基礎長度已為定值，按軸系找中安裝設備后，前軸承箱二次灌漿基礎梁厚由原來名義尺寸75 mm 增加到85 mm。這樣原地腳螺栓高出螺母按基礎名義厚度核算僅剩余2 mm。而直埋式地腳螺栓只能靠基礎上部露出長度進行調節，最終給設備安裝帶來很大困難。基于上述經驗，軸承箱、汽缸處的地腳螺栓建議采用穿梁式。如采用直埋式，在設計時應考慮在有限空間中適當加高基礎外部露出高度。

2 從汽輪機設備結構角度進行地腳螺栓的選型設計

如地腳螺栓上部直接為汽輪機設備時，則必須采用穿梁結構。某些大型汽輪機軸承箱底板面積大，為保證基架不出現變形，不僅在基架四周布置地腳螺栓，在中心也布置一定數量的地腳螺栓，此部位地腳螺栓就必須采用穿梁形式。基架就位在墊鐵上后，先安裝地腳螺栓，根據地腳螺栓的安裝要求，將地腳螺栓上部鎖住，注意地腳螺栓頂部不能超過基架上表面。而后在安裝軸承箱、進行軸系找中時，可通過地腳螺栓底部余量來平衡基礎梁厚的實際變化。某百萬汽輪機中箱與其底板結構如圖1 所示，在軸系找中調整墊鐵高度時，因軸承箱已安裝就位，地腳螺栓上部沒有空間調節，只能靠基礎下部露出地腳螺栓長度來調整，故不能采用直埋結構。為滿足設備安裝要求，此種情況下地腳螺栓在設計時必須采用穿梁式結構。

圖1 某百萬汽輪機中箱與其底板結構

3 從汽輪機基礎特點進行地腳螺栓的選型設計

某些汽輪機組設備的地腳螺栓位于基礎的承重柱位置，此部位地腳螺栓則必須采用直埋式。有些汽輪機組基礎梁底為斜面，如采用穿梁式地腳螺栓結構，基礎梁需開安裝孔或锪平梁底，安裝孔或锪面需要滿足緊定板尺寸及安裝空間要求。有些汽輪機組基礎梁底雖為平面，但基礎梁厚甚至超過5 m，若采用穿梁式地腳螺栓，因螺栓太長，兩端螺紋加工精度難以保證，同時也加大了成本，故此種基礎結構建議采用直埋式地腳螺栓。

4 從其它綜合角度進行地腳螺栓的選型設計

某汽輪機組主汽閥地腳螺栓結構如圖2 所示，地腳螺栓套筒與主汽閥底板直接相連。主汽閥底板在一次灌漿時就已埋入基礎中，主汽閥安裝后對套筒內部無法進行灌漿，為增強地腳螺栓強度，最好采用直埋式結構，從地腳螺栓下部進行加固。30 萬kW 機組再熱主汽調節閥通過3 個浮動支承固定在閥門支架上，支架下部無可調墊鐵，故不能對套筒內部進行灌漿，此種情況建議采用直埋式地腳螺栓，且因為再熱主汽調節閥為浮動支承則無需設置套筒。

圖2 某汽輪機組主汽閥地腳螺栓結構

直埋式地腳螺栓因在一次灌漿時需要埋入，為使汽輪機設備順利安裝，地腳螺栓安裝的位置度和垂直度必須嚴格要求。直埋式地腳螺栓一般在上部設有一段套筒，為防止一次灌漿時套筒內進入混凝土，套筒兩端需封堵，這樣汽輪機設備在安裝時，地腳螺栓有一個空間實現位置偏差的微調。汽輪機設備安裝固定好后，進行基礎的二次灌漿和套筒內部灌漿。穿梁式地腳螺栓一般在設備就位、基礎灌漿后安裝，基礎中埋入的套筒內部空間可以實現位置偏差的微調。有些機組因周期緊張，最好優先采用穿梁式地腳螺栓。如采用直埋式，就必須留有地腳螺栓設計、加工及供貨周期，才能進行基礎澆灌，這樣可能會延誤機組正常投運時間。

5 結論

大型汽輪機組在地腳螺栓選型設計時，一定要充分考慮到項目的基礎特點、設備結構等因素，為汽輪機組的順利安裝及穩定運行做好前期工作。