同步施工方法在中小型凝汽式汽輪機安裝中的運用

李焱熠，賈志強

（中冶建工集團有限公司，重慶 400084）

1 前言

根據工業和信息化部印發的《鋼鐵工業調整升級規劃（2016-2020年）》，“十三五”期間鋼鐵工業能源消耗總量將下降10%以上，節能減排技術作為綠色改造升級發展重點將全面推廣，其中利用回收的余熱進行發電是節能減排推廣運用的技術之一。

汽輪機是以蒸汽為工質，并將蒸汽的熱能轉變為機械功的旋轉式機械。由于其具有單機功率大、效率較高、運行平穩、使用壽命長等優點，是現代發電行業中廣泛應用的原動機，在目前鋼鐵行業余熱余壓發電項目較為常用的是中小型凝汽式汽輪機。

中小型凝汽式汽輪機安裝工藝要求最高的是汽輪機本體設備，以單缸凝汽式汽輪機為例，本體主要由轉子部分和靜子部分組成。轉子部分包括主軸、葉輪、葉片、聯軸器、主油泵葉輪等；靜子部分包括汽缸、蒸汽室、噴嘴組、隔板、汽封、軸承、軸承座、調節汽閥等。

由于汽輪機本體部件多，裝配精度要求高，因此，為了保證汽輪機的安裝精度高，在中小型凝汽式汽輪機安裝中應通盤考慮，全面兼顧，采用同步施工方法是一個必須且比較好的方法。

本文以中小型凝汽式汽輪機安裝為例，在汽輪機軸系精度維持、裝配間隙調整、汽缸螺栓緊固、主蒸汽進管焊接等方面闡述了同步施工方法的運用。

圖1 中小型凝汽式汽輪機截面圖

2 安裝重點和難點分析

汽輪機軸系精度維持。一般汽輪機軸系調整是在扣缸前進行，但是，如果單純考慮軸系按照設計文件要求調整，在汽輪機扣缸后，由于缸體螺栓緊固帶動轉子有一定變形，難以保證汽輪機和發電機的同軸度要求，需要反復進行調整，嚴重的甚至出現大量返工。

裝配間隙調整。汽輪機滑銷系統、通流部分、汽封、靜子部分、軸承、保安裝置及傳感器等均有較高的裝配要求，控制點多、裝配精度高，安裝過程要通盤考慮，同步調整，全面兼顧，使之滿足設計要求。

汽缸螺栓緊固要使中分面得到足夠的接觸壓力，防止汽缸內的蒸汽在滿足緊固力的要求下漏出，要求中分面左右對稱部分得到均勻的壓力。

主進汽管道直徑較大，焊接過程中由于焊接應力，容易將已調整好的汽輪機拉扯變形，需要采取措施防止該事故的發生。

3 同步施工方法在汽輪機安裝中的運用

由于汽輪機的特殊結構特點，結合設備安裝施工經驗，在汽輪機安裝過程中運用同步施工方法能有效解決施工過程中存在的重點和難點問題，并能夠取得良好的效果。

汽輪機汽缸試扣和發電機的同軸度調整同步進行。由于汽輪機軸系調整是在扣缸前進行的，扣缸前下缸具有一定的撓度，扣缸前調整好汽輪機和發電機的同軸度后，在扣缸并緊固螺栓后，汽輪機和發電機同軸度超差，不滿足規范要求。因此，為了解決以上問題，采取扣缸與軸系調整同步進行的方法能有效解決這個問題。具體方法為在汽機各部件復查調整完畢、汽缸載荷分配和轉子揚度調整完畢、軸系找中完畢、汽封和通流部分間隙檢查調整完畢后，試扣大蓋并預緊螺栓1/3，使汽輪機處于全實缸狀態，這時同步進行汽輪機和發電機的同軸度，如需大幅度調整發電機和汽輪機的位置，松開預緊的部分螺栓即可，對螺栓無損壞，不會造成大量的返工，是一種比較經濟的施工方法。

試裝轉子與汽缸校正同步進行。檢查轉子表面狀況及各部位尺寸，與出廠記錄比較；平穩地吊起轉子，校正水平，慢慢放入汽缸中，嚴防轉子擺動碰撞，特別注意不要擦傷軸承瓦塊表面。軸瓦上加油潤滑，緩慢盤動轉子檢查；轉子找正后應達到：轉子的中心位置和軸頸的揚度符合要求；汽缸的負荷分配符合要求；軸瓦、軸承墊塊接觸符合要求；底板與軸承座、汽缸地腳法蘭接觸面符合要求；汽缸貓爪與橫向銷及調整墊板接觸面符合要求；主油泵葉輪找正符合要求；聯軸器找中心符合要求；轉子各部位端面跳動、徑向跳動符合要求。將斜墊鐵點牢，初緊地腳螺栓。吊出轉子，清理。

同步調整汽輪機各部分間隙提高施工效率。汽輪機的特殊結構，使其部件眾多，需要調整檢查的部位也特別多，前軸承座與前座架（底板）間縱向鍵、后汽缸導板與后軸承座間垂直鍵、后汽缸與后底板間縱向鍵（實際圓鍵）、前軸承座與底板間角銷、前汽缸貓爪間隙、后汽缸與后底板間連接螺母間隙、單列調節級間隙、11個壓力級間隙、前汽封間隙、后汽封間隙、11個隔板汽封間隙、隔板間隙、隔板軸向支承銷間隙、轉向導葉環間隙、推力軸承前軸承、汽輪機后軸承間隙、發電機前軸承間隙、轉子與汽缸同軸度（汽封洼窩處）、轉子與汽封同軸度、汽輪機后軸承處揚度等，這些需要調整的間隙和配合非常多，以隔板為例，每一隔板需要保證的調整精度就達9項之多，調整難度非常之大。

為了確保汽輪機各部分間隙滿足要求，就必須樹立同步調整理念，并采用同步調整方法，否則，永遠無法完成汽輪機。在調整前，先初測各部位數據，并一一記錄，并比較分析，制定調整方案，根據調整幅度和方法，最終調整至滿足設備設計要求。調整精度在0.02～2mm不等，調整方法有拉鋼絲法、壓鉛法、貼膠布法等，根據實際情況進行選用。

汽缸螺栓緊固運用同步施工方法。汽缸螺栓緊固的緊固次序對汽缸的法蘭變形有影響，一般先從汽缸的最大垂弧處開始，即從汽缸中部開始，左右對稱地，分別向前向后依次進行緊固，所有螺栓緊固程度應相等，緊固后汽缸水平結合面應嚴密結合。緊固時不允許用大錘進行撞擊，可用扳手加套筒管延長力臂的辦法，冷緊力距為1000～1500N·m（具體按照安裝說明書執行），然后加熱法進行緊固，加熱溫度、轉動弧長、螺母轉交按照安裝說明書執行（例如，M76×4×280的螺栓，螺栓加熱溫度為210℃，在冷緊基礎上螺母旋轉31.58°、轉動弧長30.32mm）。

進汽管道同步施焊，減少焊接對汽輪機安裝精度的影響。如圖2，汽輪機汽門與主蒸汽管路的焊接部位靠前且左右對稱分布，排汽接管與凝汽器焊接部位靠后。由于每次焊接都會產生一定的位移，而此時汽輪機試扣已經成功，汽缸的位置將不能發生變化，所以我們一定要控制焊接時產生的熱位移。

具體操作如下：在汽輪機進汽管道與汽門、凝汽器與排汽接管連接施工時，為了防止進氣管道焊接引起汽輪機水平等變化超差，施工過程中，我們采取了兩側主蒸汽管道同步施焊、排汽接管與凝汽器焊接對稱同步施焊，焊接時在下汽缸前后左右設置百分表監控，發現問題及時糾正。同步施焊可以避免出現焊接熱位移影響，如果出現沿某一方向熱位移偏大的現象，立即停止使其位移偏大的熱源焊接點，并加大反向焊接熱位移熱源點的焊接，消除其較大偏差，待消除后，停止補償焊接，恢復原來的焊接形式。這樣可以避免返工作業，提高安裝質量。

圖2 進汽管道同步施焊

4 結語

在中小型凝汽式汽輪機安裝中，運用同步施工方法能夠及時全面地保證整個系統的安裝質量，能夠避免因局部超差引發全面返工，也能夠避免因為局部受力影響汽輪機的整體安裝質量，在類似多組件、多套件的精密設備安裝中有積極的借鑒意義。