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，需要進行常規性檢查，確保每個部件都無質量問題，參數準確，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，發現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，在熱態下熱變形能夠對稱，設計時將兩個汽缸調節聯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，利用法蘭聯軸器和剛性聯軸器連接。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

本次國產優化型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，可根據情況適當增加塊數，在安裝之前進行校平處理，檢驗其高度避免出現松動或剝離情況。

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，聯軸器中心誤差控制在0.02mm，若超出限值范圍則根據情況調整墊板和墊鐵，根據廠家需求控制，各聯軸器序號、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。

關鍵工序在于聯軸器的連接，為保證汽輪機組能夠安全穩定運行，需要保證聯軸器與轉子處于平滑弧線狀態，連接前需控制聯軸器端面瓢偏度，在0.03mm以內，連接要求如下：聯軸器所用的螺栓、螺母配重偏差控制在3g以內；安裝聯軸器墊片時為提升其穩定性，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，便于后續操作；靠背輪外圓晃動值控制在0.02mm以內。針對聯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 測量數據（mm）

圖1 聯軸器找中記錄

根據測量數據可進行計算并繪見制表2。

表2 數據計算

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，包括不緊螺栓狀態和緊1/3法蘭結合面螺栓狀態，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，詳細安裝流程及相關注意事項如下。

將汽封波紋節傳入低壓轉子端，將低壓轉子落下，確保外汽封波紋節在洼窩內對應位置處，再將汽封體安裝環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，保證無間隙后旋緊螺釘，固定波紋節與低壓外缸，調整波紋節與低壓缸間隙，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結構匹配，其葉根主要為縱樹形形態[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，修正系數計算公式為：Z=Y-X。其中，Z為汽封間隙調整修正系數；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，相較于常規型機組，優化型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。監測低壓缸的狀態，應保持在半實缸狀態，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，監測其位移狀態，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。扣蓋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。