馬小震,段永坤
(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力建設(shè)四公司,山西 太原 030012)
汽輪發(fā)電機(jī)組安裝研究
馬小震,段永坤
(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力建設(shè)四公司,山西 太原 030012)
汽輪發(fā)電機(jī)安裝質(zhì)量是確保機(jī)組正常運(yùn)行的重要前提,闡述了汽輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),安裝工序,并對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)的安裝進(jìn)行了全面系統(tǒng)地總結(jié),提出了安裝中需要注意的事項(xiàng),一個(gè)“清潔度”,二個(gè)“面”,三個(gè)“基準(zhǔn)”,四個(gè)“間隙”,并逐步進(jìn)行了細(xì)致分析,為施工人員提供參考。
汽輪機(jī);發(fā)電機(jī);安裝;工序
汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電廠中蒸汽的熱能到機(jī)械能和機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換工作,如何高質(zhì)量地完成好汽輪發(fā)電機(jī)組的安裝,是火電廠設(shè)備能否高效運(yùn)轉(zhuǎn)的先決條件。
汽輪機(jī)本體通常由轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止兩大部分構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括動(dòng)葉柵、葉輪、主軸、聯(lián)軸器及緊固件,靜止部分包括汽缸、噴嘴室、隔板套(或靜葉持環(huán))、汽封、軸承、軸承座、滑銷(xiāo)系統(tǒng)及有關(guān)緊固件。通流部分一般由高壓缸、中壓缸、低壓缸三部分組成,高壓缸內(nèi)有進(jìn)汽調(diào)節(jié)的沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)式壓力級(jí),中壓缸內(nèi)有反動(dòng)式壓力級(jí),低壓缸一般為兩段分流式,每一段由反動(dòng)式壓力級(jí)組成。高壓蒸汽經(jīng)過(guò)主汽閥、調(diào)節(jié)汽閥,然后由高壓上缸和下缸的進(jìn)汽短管連接到高壓缸的噴嘴室,蒸汽在高壓缸內(nèi)做完功,通過(guò)高壓外下缸的冷段排汽口回到鍋爐再熱器,從再熱器通過(guò)兩個(gè)再熱主汽閥、再熱調(diào)節(jié)汽閥從中壓缸下部進(jìn)入中壓缸的進(jìn)汽室,蒸汽流經(jīng)中壓葉片后,通過(guò)連通管到低壓缸,再由低壓葉片的通道分別流向兩端的排汽口[1]。
發(fā)電機(jī)是與汽輪機(jī)相配套的。發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。其中,定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成;轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái),使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn),做切割磁力線的運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),通過(guò)接線端子引出,接在回路中,便產(chǎn)生了電流。為了得到較高的效率,汽輪機(jī)通常為3 000 r/min。高速發(fā)電機(jī)為了減少因離心力而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力以及降低鼓風(fēng)摩擦損失,轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小,長(zhǎng)度比較大,即采用細(xì)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子;由于材料強(qiáng)度的關(guān)系,轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格限制,一般不能超過(guò)1.2m;另外,轉(zhuǎn)子本體的長(zhǎng)度還受到臨界速度的限制,當(dāng)轉(zhuǎn)子的本體長(zhǎng)度達(dá)到直徑的6倍以上時(shí),轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,運(yùn)行中可能發(fā)生較大的振動(dòng),所以,大型高速汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格限制。目前,10萬(wàn)kW左右空冷發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸已經(jīng)達(dá)到上述的極限尺寸,如果需要再增大發(fā)電機(jī)的容量,只有靠增加發(fā)電機(jī)的電磁負(fù)荷來(lái)實(shí)現(xiàn),為此必須加強(qiáng)發(fā)電機(jī)的冷卻,所以,15萬(wàn)kW以上的汽輪發(fā)電機(jī)都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。
汽輪發(fā)電機(jī)本體安裝是汽機(jī)專業(yè)安裝的主要工作,也是整個(gè)電廠機(jī)務(wù)專業(yè)的施工主線,必須認(rèn)真落實(shí)各項(xiàng)工作細(xì)節(jié),確保所有參數(shù)調(diào)整符合設(shè)計(jì)要求。
2.1.1 施工準(zhǔn)備
設(shè)備在安裝前應(yīng)仔細(xì)查看相關(guān)資料,熟悉并在整個(gè)施工過(guò)程中認(rèn)真執(zhí)行“施工驗(yàn)收規(guī)范”的有關(guān)各項(xiàng)規(guī)定,詳細(xì)了解機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn),掌握正確的安裝程序,并準(zhǔn)備好安裝所需的資料,做好施工技術(shù)交底。
2.1.2 基礎(chǔ)劃線復(fù)查
依據(jù)土建交付使用單位驗(yàn)收合格的有關(guān)基礎(chǔ)資料和汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)平面布置等有關(guān)圖紙,對(duì)基礎(chǔ)的標(biāo)高、各部分幾何尺寸、地腳螺栓孔、預(yù)埋鐵板及混凝土澆灌質(zhì)量等進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致地檢查,并對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行沉陷觀測(cè)。用水準(zhǔn)儀在主廠房?jī)筛犹帨y(cè)量并標(biāo)注基準(zhǔn)標(biāo)高點(diǎn),引至汽輪機(jī)基礎(chǔ)四周明顯位置作為觀測(cè)點(diǎn)。檢查基礎(chǔ)、風(fēng)道、地腳螺栓孔內(nèi)的模板及雜物,并清除干凈;地腳螺栓孔應(yīng)垂直,并符合發(fā)電機(jī)縱橫中心線偏差要求。
2.1.3 墊鐵布置
混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的70%以上方可進(jìn)行機(jī)組安裝,按照制造廠墊鐵布置圖的要求安放墊鐵。首先用標(biāo)準(zhǔn)平墊鐵涂紅丹粉對(duì)墊鐵安裝位置進(jìn)行研磨,檢查接觸面積應(yīng)不小于整個(gè)墊鐵面積的50%,用手按墊鐵時(shí)應(yīng)無(wú)翹動(dòng),不允許用抹薄層砂漿的方法來(lái)修補(bǔ)墊鐵下的混凝土承力面。墊鐵安裝完畢后,汽機(jī)基座二次澆灌前應(yīng)在各疊墊鐵側(cè)面點(diǎn)焊[2]。
2.1.4 臺(tái)板和軸承座及下汽缸就位
對(duì)于最后組裝時(shí)使用涂料的汽缸水平結(jié)合面,在未加涂料時(shí)檢查汽缸結(jié)合情況應(yīng)符合相關(guān)要求。調(diào)整軸承座和汽缸的相對(duì)位置,裝好貓爪橫銷(xiāo)。汽缸在吊裝、調(diào)整過(guò)程中應(yīng)注意防止變形[2]。
2.1.5 滑銷(xiāo)系統(tǒng)的安裝
清理滑銷(xiāo)和滑銷(xiāo)槽,用內(nèi)徑千分尺和外徑千分尺沿滑動(dòng)方向取三點(diǎn)分別測(cè)量并配準(zhǔn)滑銷(xiāo)間隙?;N(xiāo)在銷(xiāo)槽內(nèi)應(yīng)滑動(dòng)自如無(wú)卡澀,各滑動(dòng)配合面應(yīng)無(wú)損傷和毛刺,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行修刮。
2.1.6 軸承安裝
軸承分為上、下兩半,檢查軸承各水平結(jié)合面應(yīng)接觸良好。用0.05mm塞尺檢查應(yīng)塞不進(jìn)。首先安裝前后軸承的下半,檢查軸瓦下部與瓦座或瓦套必須接觸緊密;轉(zhuǎn)子定位后測(cè)量并調(diào)整軸瓦的瓦口間隙、頂部間隙符合設(shè)計(jì)要求。
2.1.7 安裝轉(zhuǎn)子
起吊轉(zhuǎn)子,檢查轉(zhuǎn)子的軸頸和軸承應(yīng)光潔,用框式水平儀校正轉(zhuǎn)子水平后將轉(zhuǎn)子吊至安裝位置,在轉(zhuǎn)子即將落到軸瓦上時(shí)應(yīng)在軸瓦上抹好盤(pán)車(chē)用的重型齒輪油。盤(pán)動(dòng)轉(zhuǎn)子測(cè)量轉(zhuǎn)子中心偏差值,根據(jù)制造廠設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整。
2.1.8 通流部分間隙的檢查和調(diào)整
通流部分間隙應(yīng)按制造廠出廠記錄的項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量調(diào)整。在各種間隙中以噴嘴和動(dòng)葉之間的軸向間隙對(duì)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響較大,需要仔細(xì)測(cè)量和調(diào)整。
2.1.9 汽輪機(jī)扣缸
扣缸前應(yīng)進(jìn)行全面細(xì)致地檢查,保證扣缸后沒(méi)有任何部件存在缺陷,沒(méi)有任何雜物遺留在汽缸內(nèi)。首先,要進(jìn)行試扣缸,按順序安裝內(nèi)缸、隔板、汽封、轉(zhuǎn)子等部件,盤(pán)動(dòng)轉(zhuǎn)子檢查一切情況正常后方可正式扣缸。其次,吊起上汽缸后應(yīng)根據(jù)下汽缸情況進(jìn)行縱、橫向水平的調(diào)整,誤差在0.15 mm/m,再次檢查汽缸內(nèi)部,確認(rèn)無(wú)異常后將上汽缸緩緩落下,擰緊中分面螺栓和汽缸法蘭螺栓。
2.1.10 軸承箱扣蓋和盤(pán)車(chē)裝置安裝
軸承箱扣蓋前應(yīng)用壓鉛法檢查并調(diào)整軸承箱蓋與軸瓦的緊力符合設(shè)計(jì)要求。盤(pán)車(chē)裝置安裝前應(yīng)對(duì)各零部件作仔細(xì)清洗,并測(cè)量盤(pán)車(chē)齒側(cè)間隙、齒頂間隙符合設(shè)計(jì)要求,檢查盤(pán)車(chē)運(yùn)動(dòng)部分應(yīng)動(dòng)作靈活,組裝完畢后用手盤(pán)車(chē)應(yīng)能輕便轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.2.1 臺(tái)板就位及找平找正
臺(tái)板調(diào)節(jié)螺釘按照?qǐng)D紙位置裝好,將臺(tái)板吊到各安裝位置,制作一個(gè)長(zhǎng)度合適的臨時(shí)套管,將地腳螺栓的螺母帶上并緊固。在基礎(chǔ)縱、橫向中心線上拉鋼絲。按照?qǐng)D紙要求將臺(tái)板位置初步找正,使臺(tái)板螺栓孔中心線與基礎(chǔ)橫、縱向中心線的偏差小于1.0mm。調(diào)整臺(tái)板上調(diào)節(jié)螺釘使臺(tái)板上表面標(biāo)高達(dá)到圖紙要求,一般臺(tái)板標(biāo)高對(duì)圖紙的偏差允許值為±1mm,并應(yīng)控制使其偏差值的方向一致(或都為“+”值,或都為“-”值)。用光學(xué)合像水平儀對(duì)臺(tái)板進(jìn)行找平,每塊臺(tái)板水平度不大于0.02 mm/m,且相鄰臺(tái)板的水平度偏差不大于0.02 mm/m。緊固地腳螺栓,緊固后,螺栓應(yīng)處于垂直狀態(tài),螺母上應(yīng)露出2~3扣[3]。
2.2.2 發(fā)電機(jī)定子初找正
發(fā)電機(jī)定子吊裝是一項(xiàng)關(guān)鍵工序,目前一般采用“行車(chē)抬吊法”或者“液壓提升法”進(jìn)行吊裝,具體方法根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況制定。發(fā)電機(jī)定子吊至臺(tái)板后,用直徑0.5 mm的琴鋼絲穿過(guò)固定在汽輪發(fā)電機(jī)組平臺(tái)上的中心標(biāo)志,借助液壓千斤頂將發(fā)電機(jī)定子鐵芯找正,要求測(cè)量的上下左右徑向偏差值和定子的軸向尺寸偏差均不大于0.5 mm,調(diào)整好后檢查發(fā)電機(jī)臺(tái)板下部的墊鐵安裝穩(wěn)固。
2.2.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子穿裝
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子穿裝主要有“假軸穿裝法”和“滑板穿裝法”,現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)制造廠設(shè)計(jì)要求及提供的專用工具制定合適的施工方案。
2.2.4 空氣間隙和磁力中心測(cè)量及調(diào)整
用制造廠提供的氣隙測(cè)量工具分別從汽端,勵(lì)端的上、下、左、右4個(gè)位置分別測(cè)量定子鐵芯到轉(zhuǎn)子鐵芯的距離,要求從汽端、勵(lì)兩端上、下、左、右4個(gè)位置測(cè)量的數(shù)值應(yīng)滿足制造廠要求。如果偏差大,則要通過(guò)改變軸瓦鑲塊墊片的厚度來(lái)調(diào)節(jié),但增減墊片后,鑲塊外球面與端蓋軸承腔內(nèi)球面應(yīng)重新進(jìn)行研磨,使之接觸緊密并達(dá)到調(diào)整的要求。為了使發(fā)電機(jī)在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),消除轉(zhuǎn)子軸向熱膨脹的影響,使?jié)M負(fù)荷時(shí)定子、轉(zhuǎn)子磁力中心重合,安裝時(shí)應(yīng)將發(fā)電機(jī)定子及碳刷架和穩(wěn)定軸承相對(duì)轉(zhuǎn)子向勵(lì)端方向預(yù)移一段距離,施工中一般通過(guò)用鋼板尺測(cè)量定子邊段鐵芯齒與轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)外端面的距離來(lái)間接反映轉(zhuǎn)子繞組中心與定子鐵芯中心的重合情況(注意兩端在選擇邊段鐵芯齒的階梯數(shù)時(shí)要保持一致),允許轉(zhuǎn)子與定子的磁力中心偏差-1.0~0mm。磁力中心確定后,將測(cè)量數(shù)值外引至汽、勵(lì)兩端軸瓦處,以方便后續(xù)工作中磁力中心的復(fù)查。
2.2.5 汽發(fā)聯(lián)軸器找中心
沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向盤(pán)動(dòng)發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子,在0°、90°、180°、270°分別測(cè)量聯(lián)軸器端面偏差和圓周偏差;聯(lián)軸器找中心要求按照汽輪機(jī)廠提供的軸系調(diào)整要求進(jìn)行。聯(lián)軸器中心調(diào)整完畢后緊固所有地腳螺栓的螺母。
2.2.6 風(fēng)扇裝配
檢查風(fēng)扇的扇葉,確保所有扇葉無(wú)毛邊及裂紋。扇葉一般按汽端、勵(lì)端及扇葉上的編碼進(jìn)行分類(lèi),每一片扇葉和風(fēng)扇環(huán)的連接螺栓上都標(biāo)有號(hào)碼,安裝時(shí)應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。風(fēng)扇扇葉裝配的起始位置(汽端、勵(lì)端相同)確定后,其余扇葉應(yīng)沿著發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向按照編碼順序進(jìn)行安裝,扇葉裝入有困難時(shí),可用塑料或木質(zhì)榔頭輕輕將其敲入。安裝好上半部分風(fēng)葉后,將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)動(dòng)180°,再安裝下半部分風(fēng)葉。扇葉安裝完畢后應(yīng)檢查各片扇葉根部之間的間隙均勻且符合制造廠設(shè)計(jì)要求,并逐片檢查扇葉與導(dǎo)風(fēng)圈的間隙滿足設(shè)計(jì)要求(一般為2.0~3.0 mm)。
2.2.7 發(fā)電機(jī)端蓋封閉
檢查發(fā)電機(jī)定子內(nèi)所有部件應(yīng)安裝完畢并固定可靠,清理上半端蓋安裝表面及密封槽無(wú)毛刺及油污。在上半端蓋的密封槽兩側(cè)連續(xù)、均勻、薄薄涂一層密封膠,將上半端蓋吊至下半端蓋上,穿入所有連接螺栓但不能把緊。用吊車(chē)將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子吊起0.5mm,使轉(zhuǎn)子與下半端蓋脫開(kāi)。用手拉葫蘆將上半端蓋錯(cuò)口部位(汽端為安裝密封座位置,勵(lì)端為安裝過(guò)渡環(huán)位置)適當(dāng)拉出,使上半端蓋與下半端蓋無(wú)錯(cuò)口,裝入上半端蓋和下半端蓋的結(jié)合面定位銷(xiāo),緊固上半端蓋、下半端蓋結(jié)合面連接螺栓,緊固上半端蓋與機(jī)座的把合螺栓,落下轉(zhuǎn)子。復(fù)查上半端蓋、下半端蓋無(wú)錯(cuò)口。
2.2.8 碳刷架安裝
碳刷架、底架、引線在制造廠內(nèi)已組裝好,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)整體吊裝就位。碳刷架就位前應(yīng)先清理集電環(huán)表面,除去表面的防銹油脂,并用一保護(hù)板纏繞在集電環(huán)上以免損傷集電環(huán)。碳刷架軸向與徑向位置的調(diào)整應(yīng)通過(guò)底架的整體調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn),軸向位置的確定應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子軸向膨脹量的影響。用500 V搖表測(cè)量碳刷架對(duì)地絕緣電阻不得小于20 kΩ。安裝擋風(fēng)環(huán)并調(diào)整擋風(fēng)環(huán)與集電環(huán)風(fēng)扇之間的間隙符合要求,然后安裝風(fēng)扇罩。
汽輪發(fā)電機(jī)組本體安裝是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作,必須從前期準(zhǔn)備、施工程序、施工工藝等各個(gè)方面精益求精,從保證機(jī)組的運(yùn)行安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面多做工作。筆者認(rèn)為安裝中應(yīng)該重點(diǎn)抓住以下幾個(gè)方面的工作:一個(gè)“清潔度”,二個(gè)“面”,三個(gè)“基準(zhǔn)”,四個(gè)“間隙”。一個(gè)“清潔度”就是保證氫油水系統(tǒng)的清潔度,汽缸、閥門(mén)、導(dǎo)汽管、定子內(nèi)部的清潔度。二個(gè)“面”:一個(gè)指“滑動(dòng)面”,具體指汽缸與臺(tái)板之間的滑動(dòng)面,軸承箱與臺(tái)板之間的滑動(dòng)面,內(nèi)部部套與汽缸之間的支撐面;軸承與軸承座之間的結(jié)合面,推力瓦塊與瓦套及推力盤(pán)之間的接觸面等,保證機(jī)組在動(dòng)態(tài)、熱態(tài)下滑動(dòng)自如;另一個(gè)是“結(jié)合面”,具體指汽缸及缸內(nèi)部套的中分面,軸承及軸承箱中分面,密封瓦及瓦套中分面,發(fā)電機(jī)端蓋,端罩結(jié)合面,油系統(tǒng)法蘭及主油泵中分面等,保證機(jī)組不漏汽、水、油、風(fēng)。三個(gè)“基準(zhǔn)”:一個(gè)是基礎(chǔ),一個(gè)是軸系中心基準(zhǔn),另一個(gè)是軸系揚(yáng)度基準(zhǔn)。必須落實(shí)清楚,軸系的標(biāo)高和軸頸的揚(yáng)度是什么關(guān)系,如何通過(guò)軸系的標(biāo)高確定軸頸的揚(yáng)度,軸系找中的基準(zhǔn)、轉(zhuǎn)子軸頸揚(yáng)度如何確定,軸承的標(biāo)高為0與軸頸揚(yáng)度為0的區(qū)別。四個(gè)“間隙”包括膨脹間隙、通流間隙、油隙、滑銷(xiāo)間隙。在此基礎(chǔ)上,還要認(rèn)真做好汽輪機(jī)本體、發(fā)電機(jī)本體和主要輔助系統(tǒng)的安裝,端正態(tài)度,注重細(xì)節(jié)。認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),精益求精,方能確保機(jī)組運(yùn)行良好。
[1] 趙常興.汽輪機(jī)技術(shù)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007:24-86.
[2] 丁則誠(chéng),黃夢(mèng)玲.電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范汽輪機(jī)機(jī)組篇[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009:156-168.
[3] 魯煥浩,俞杏梅,王偉民,等.電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程第3部分:汽輪發(fā)電機(jī)組[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009:48-118.
Installation of Turbine Generator
MA Xiao-zhen,DUAN Yong-kun
(Shanxi No.4 Electric Power Construction Com pany,Taiyuan,Shanxi 030012,China)
The installation quality is important prerequisite to ensure the normal operation of steam turbine generator.The structure characteristics and the installation procedure of turbine generator are illustrated.Besides,the installation is summarized systematically and thematters neediy attention in installation are put forward,which provides reference for the constructer.
steam turbine;generator;installation;working procedure
TK266
A
1671-0320(2012)04-0066-04
2012-03-19,
2012-06-12
馬小震(1976-),男,陜西綏德人,1996年畢業(yè)于西安航空工程學(xué)校工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè),汽機(jī)安裝分公司經(jīng)理,工程師,技師,從事火電廠汽輪機(jī)及附屬機(jī)械設(shè)備安裝、檢修施工及技術(shù)管理;
段永坤(1982-),男,河北邯鄲人,2007年畢業(yè)于華北電力大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè),助理工程師,從事火電廠汽輪機(jī)安裝技術(shù)管理。