玉溪仙福钢铁25MW汽轮机机组本体安装测控技术

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摘要：本文以玉溪仙福钢铁25mw汽轮机安装案例，研究和分析了高压汽轮机组本体安装测量控制技术。通过安装中心标靶，设置测量控制网络；采用可调垫铁，对汽轮机的前后机座及轴承座、电机底板的安装找平；对汽轮机隔板安装的几种测控方法进行了分析和比较；对电机安装及轴系的找正方法进行了分析和总结。

关键词：25MW汽轮机 安装测量控制技术

中图分类号：V556文献标识码： A

1、前言

25MW高炉剩余煤气余热发电站是仙福集团十二五节能减排的重点工程，也是云南省2012年节能减排的重点项目。项目建成后能充分回收炼铁高炉的剩余煤气，煤气经过处理以后用于燃烧锅炉发电，从而实现资源的综合利用，减少煤气对大气的污染。整个工程在2013年4月份正式完工投产。两个高炉剩余煤气余热发电站年发电量将达到2亿3千7百万千瓦时，解决仙福集团35%的用电量，工业产值1亿2千万元，实现利润8千万元，相当于回收将近8万5千吨标煤，助力节能减排，让天更蓝。

汽轮机组是该项目最关键的设备，安装技术较复杂、工艺要求比较高、工序多。特别是气缸和转子轴系的找中心、滑销膨胀系统的检查调整、汽封和通流部分间隙的测量和调整、油系统的清理和循环等技术要求较高；汽机组大件较多，凝汽器净重43.47t、高3.8m、长8.3m，安装标高为3.6m，顶部为汽机8.0m运行层，下部为4根1.845m高的混凝土支柱，空间较为狭窄，凝汽器进场及吊装困难。发电机定子箱重52吨、汽机下气缸38t、上气缸28.6t均属于大件吊装安装时需做好安全防护措施；汽机附属设备较多安装工作量较大。

机组标高，中心线、平行度要求均较高。汽轮机组设备安装的测量方法、测量器具合理选用、中心找正方法对设备安装精度起到了至关重要的作用，本文从安装基准点的设置、测量器具的选用、关键设备部件的测控要求等方面进行了分析总结。

2、汽轮机安装工艺流程

图2-1 25MW汽轮机组安装工艺流程图

3、汽轮机安装关键技术

3.1 基础验收

3.1.1对土建工程配合的要求

根据土建专业提供的测量资料，对基础标高、位置控制线、地脚螺栓预留孔位置尺寸、深度进行全面复测。

3.1.3中心标板的埋设

基础通过验收符合要求后，应该按照下图进行中心标板的埋设，作设备安装时挂中心线找正设备位置的依据，以1号2号中心标板控制汽轮机前轴承的横向中心线，3号4号控制汽轮机后轴承的横向中心线，5号6号控制凝汽器的横向中心线，9号10号控制发电机的横向中心线，13号14号控制整机组的纵向中心线。中心标板可用角钢做成，其内角焊制圆钢锚固爪埋设在基础内，表面比基础略低防止碰撞。

图3-1 中心标板设置示意图

3.2、垫铁布置、安装

3.2.1垫铁面积的选用

垫铁面积验算按公式： (1)

式中：A-每组垫铁的面积；Q1-设备等加在垫铁组上的载荷（N）；Q2-地脚螺栓拧紧时在垫铁组上产生的载荷（N）；R-基础或者地坪混凝土的抗压强度（MPa），可取混凝土的设计强度；N-垫铁组的组数；C-安全系数，宜取1.5-3；地脚螺栓拧紧时，在垫铁组上产生的载荷可按下式计算：

(2)

d-地脚螺栓直径（mm）；N1-地脚螺栓数量；-地脚螺栓材料的许用应力（MPa）=σs/ns,σs为材料屈服极限，ns为安全因素1.5-2.5。

3.2.2垫铁的研磨

垫铁安装前应进行研磨，研磨采用检验铸铁平板（亦可用一块300×400×40的锰钢钢板上磨床精磨后代替），用红丹粉与机油搅拌着色，用千叶片进行打磨，保证垫铁与平板及垫铁与垫铁之间的接触紧密，用0.05mm塞尺不得塞入，接触面有接触点的面积为全面积的75%以上且每25mm×25mm的范围内接触点为3-5点，均匀分布，方为合格。

3.2.3垫铁的安装

该机组对垫铁的安装要求高，故项目部决定采用座浆法进行设备安装，以保证接触良好的要求，方法如下：

每堆垫铁位置凿一个长宽均比垫铁尺寸大30mm，深约50mm的矩形坑槽；在坑槽光滑平整处临时调整垫铁的位置，临时垫铁与基础表面接触密实；待前后座架及轴承座、下气缸经临时垫铁找平找正后进行正式垫铁安装，在平垫铁的侧边点焊8mm的螺帽，用螺栓进行垫铁的调平找正，各层垫铁及与座架（台板）接触要严密，0.05mm的塞尺不能塞入，然后用灌浆料进行座浆。要求两块斜垫铁错开的面积不应超过该垫铁面积的25%。具体做法如下图：

图3-2 垫铁调整安装示意图

3.4、凝汽器的就位安装

3.4.1凝汽器支撑弹簧安装要求如下：（1）安装前应对弹簧进行外观和记号尺寸检查，弹簧无裂纹，不歪斜，并应有厂家的检验报告，一般将高度相近的弹簧编为一组。（2）弹簧安装应平直无偏斜，弹簧与弹簧座的间隙四周应均匀。（3）同一根柱脚下弹簧的压缩量及四周的高度应相等，允许偏差为1mm。（4）凝汽器的底板应放平，支脚和底板间的高度应做到，当弹簧座上的调整螺钉完全拧松时，弹簧连同弹簧座能自由取出；当弹簧压缩到安装值时，弹簧座上的调整螺钉丝扣应该有裕量，弹簧座与底板间的垫铁应保持一定厚度，不小于20mm。（5）对每个支持弹簧应做好几个定点标记，并记录其上下对应定点间的自由高度和安装后的高度。

3.4.2凝汽器就位后可将排气接管与凝汽器喉部进行连接，凝汽器的安装以喉部法兰为准，校正其中心及水平度。

3.5、前、后座架及前轴承座的安装

3.5.1接触面的检查与刮研

由于座架与机体的接合面为滑动面，直接影响到汽机热膨胀的滑动，一定要严格按技术规范的要求施工，前座架与轴承座或者滑块，后座架与气缸的接触面应光洁无毛刺，且接触点要求达到25×25(mm2)有3-5点，有接触点的面积占全面积的75%以上并均匀分布，用0.05mm塞尺检查，在四角处不能塞入，检查时座架应支垫平衡，接近于安装状态，如果不合格必须重新刮研。

3.5.2座架安装

前、后座架安装时用拉钢丝的方法找正，钢丝直径选用0.4mm，安装标高及中心位置应符合图纸要求，其纵横中心线偏差≯1.0mm，各座架顶面标高允许偏差为±1.0mm，偏差的方向应控制一致，座架上螺栓孔的中心允许偏差为2.0mm。

3.5.3轴承座的安装。

(1)轴承座安装前油室应做灌油试验，灌油高度不低于回油管的上口外壁，24小时无渗漏视为合格。

(2)轴承座安装前要对其与座架之间的滑销间隙、各滑动面进行检查，应无损伤、毛刺，必要时应进行修刮。

图3-3 轴承座安装允许偏差控制示意图

(3)检查轴承座与座架之间滑销间隙时可用内径千分尺测量销槽、用外径千分尺测量滑销的尺寸，取其差值为滑销间隙，测量时沿滑动方向取三点，滑销或销槽各自三点测得的尺寸相互差值均不得＞0.03mm。如图：

图3-4 轴承座与座架之间滑销间隙偏差示意图

(4)各个滑动面上涂抹耐高温的粉剂涂料。（建议使用二硫化钼粉）

(5)轴承座安装的中心及标高要符合图纸要求，轴承座中分面法兰标高偏差≯1.0mm，横向水平偏差≯0.2mm，横向水平测量位置应在轴瓦洼窝处，用精度不低于0.02mm/m的水平仪测量（框式水平仪）。

(6)安装过程中应保护好各个滑动面接缝和滑动面油槽，防止尘土杂物进入。

3.6、下气缸的安装就位

3.6.1气缸就位前，在气缸与基础间安装的管道、铁件等应先安装好，防止气缸就位后无法安装。

3.6.2下气缸就位前，与气缸有滑动接触的面要涂上耐高温的粉剂涂料方可就位，就位后其中分面的标高要符合设计要求，偏差≯2mm，横向水平偏差≯0.15mm/m,纵向水平以转子根据洼窝找好中心后的轴颈扬度为准，横向水平的测量应在前后轴封洼窝或轴瓦洼窝处，用精密度不低于0.02mm/m的水平仪测量，当气缸水平与气缸的负荷分配有矛盾时，要保证负荷分配为主。

负荷分配的检测方法：在左侧猫爪下加0.5mm的垫片用百分表测量右侧猫爪的抬升值，然后在抽去左侧所加垫片加在右猫爪下，测左侧未加垫片时的抬升值，两侧抬升值之差一般要求小于0.05mm

3.6.3下气缸与后座架的联系螺栓拧紧到极限位置时，联系螺栓垫片与轴承座平面应有0.04-0.08mm间隙，本机组要求为0.1-0.2mm，螺杆与底座螺栓孔在热膨胀方向应该留有足够的缝隙，如下图

图3-5 螺杆与底座螺栓孔热膨胀间隙示意图

3.6.4气缸就位后猫爪间隙如下图：

图3-6气缸就位后猫爪间隙示意图

3.6.5气缸立销间隙：

图3-7气缸立销间隙控制示意图

3.7、轴承安装

3.7.1安装前的检查

(1)轴承各水平结合面应接触良好，用0.05mm塞尺不得塞入

(2)轴瓦的球面与球面座的结合面必须光滑，其接触面上每1cm²上有接触点的面积应占全面积的75%以上，分布均匀，接口处用0.03mm塞尺不得塞入，发现接触不良时不得随意修刮球面，应通知项目部联系厂家进行处理，组合后的球面瓦与球面座的水平结合面不得错口。

带垫块的轴瓦安装应符合下列要求：

a.两侧垫块的中心线与垂线间的夹角接近90°时，无论转子是否压在下瓦上，三处垫块与其洼窝均应接触良好，用0.05mm塞尺不得塞入。

b.两侧垫块的中心线与垂线的夹角a小于90°时，转子压在下瓦上，三处垫块与其洼窝均应接触良好，如果两侧出现间隙，则在下瓦不放转子的状态下，使两侧垫块无间隙，下侧垫块与其洼窝的接触应较两侧为轻或有0.03-0.05mm的间隙。

c.轴瓦垫块下的调整垫片应采用整张的钢质垫片，每个垫块的垫片数量不宜超过三层，垫片应平整，无毛刺和卷边，其尺寸应比垫块尺寸稍窄，垫片上的螺栓孔或油孔的孔径应比原孔稍大且要对正，最终定位后，应记录每迭垫片的张数及每张的厚度。

(3)用涂色法检查下瓦垫块接触情况时，应将转子稍压在轴瓦上，检查综合轴承垫块接触情况时，还应将推力轴承轴向位置固定后对研，垫块与洼窝接触面积在没1cm²上有接触点的面积占垫块全面积的70%以上，并均匀分布。

3.7.2轴承安装初调整

在转子轴颈及轴瓦面上浇上一层汽轮机油，缓慢掉入转子，转子就位后检查轴承间隙是否符合图纸要求：

(1)汽轮机前轴承与轴颈半径侧隙为0.36-0.38mm、半径顶间隙0.18-0.20mm，球面座螺栓拧紧后，轴承体和球面座应具有0.02-0.04mm的过盈，调整上垫块下垫片，使轴承座对垫块外缘过盈0.06-0.08mm，用压铅丝法进行，铅丝直径为间隙的1.5倍。调整轴承中心时可以抽换垫块下面的垫片，调整结束后用钢垫片替代原垫片。

(2)汽轮机止推轴承的间隙可由付推力瓦安装环厚度来调整，使推力间隙为0.4-0.45mm。

(3)汽轮机后轴承安装保证轴瓦与轴颈顶间隙为0.36-0.42mm。

(4)发电机前轴承与轴颈半径侧间隙为0.41-0.42mm、半径顶间隙为0.21-0.23mm，球面座螺栓拧紧后，轴承体和球面座应具有0.02-0.04mm的过盈，调整上垫块下垫片，使轴承座对垫块外缘过盈0.06-0.08mm，调整轴承中心时可以抽换垫块下面的垫片，调整结束后用钢垫片替代原垫片。

前后轴承同心后取出转子，可进行下步工序的安装。

3.8、通流部分的安装

3.8.1喷嘴的安装

喷嘴组与喷嘴槽或蒸气室的结合面，应用涂色法检查，其接触面应达到75%以上，且无贯通密封面的缺陷，必要时应进行刮研。

紧固喷嘴用的单头螺栓，紧固后螺栓丝杆端部应与螺孔丝扣的底部保持有不少于0.5mm间隙，螺栓紧固力矩与伸长量应符合制造厂要求，并作出记录，螺栓与销钉应在扣大盖前用保险垫圈锁紧固定。

3.8.2隔板和隔板套的安装

隔板和隔板套的水平结合面在装入下气缸的自由状态下的间隙为：高、中压隔板套应不大于0.05mm。

固定上下两半隔板或隔板套的销子、定位键和相对应的槽孔的配合不应过紧或过松旷，中分面密封键与槽的配合应有0.05-0.08mm的间隙。

3.8.3隔板找中心

(1)、采用假轴找正：使用假轴找正法，测量时不允许假轴有位移和轴向窜动，方法如下：

图3-8隔板找中心控制示意图

（2）采用钢丝找正：用钢丝找中心时，所用钢丝直径不应大于0.4mm，拉钢丝的紧力应为线材的极限强度的3/4左右，拉钢丝装置应能微调，测量时应对钢丝垂弧数值进行修整，见图3-9：

图3-9钢丝垂弧数值修正示意图

根据公式：(3)(4)

式中： --垂弧mm；--最大垂弧mm；p―钢丝单位长度的重量g/m；w―悬挂的重量kg；x―钢丝固定到所求垂弧点的距离m；2l―钢丝两固定点的距离m。

(3)、用激光准直仪找中心：激光发射器在使用中，光点在20m距离的漂移值不应大于0.10mm/h，激光光斑应为一正圆形，接收靶在洼窝应安放牢固。使用激光的现场周围2m以内不得进行电焊、火焊和升火等作业。

隔板中心的水平方向左右偏差不大于0.08mm，隔板中心的上下偏差，只允许偏下其数值不大于0.05mm。

3.8.4汽封环的安装

汽封环各弧段组装时接触面须密合，间隙不大于0.05mm，带弹簧的汽封环安装好后在槽内不得卡涩，应能自由压入，松手后自动弹回到原位。

3.8.5汽封间隙的测量调整

汽封间隙的测量，水平方向左右可用塞尺测量，上下采用压铅丝或者胶带着色，间隙必须逐个测量，计入安装记录，该机组汽封间隙要求为0.3-0.4mm，测量汽封轴向间隙时，转子的位置应参照设备厂的出场记录，一般处于推力瓦工作面的承力的位置，其前后间隙需适应转子膨胀方向的需求。

3.9、发电机底板安装

3.9.1垫铁的安装原则与汽轮机垫铁安装原则一致，垫铁与底板接触面要求同汽轮机0.05mm塞尺不得塞入。

3.9.2底板放置在垫铁上后，先用临时垫铁大致调整成水平，调整其纵横中心线与基础中心线相重合，然后才较精确的调整底板的标高值和水平度，底板标高允许偏差（±1.0mm）且方向控制一致，水平度调整为0.1/1000,达到上述要求后，可初步拧紧地脚螺栓，地脚螺栓锚板（基础板）与基础表面的接触要良好，接触面紧密、接触点均匀且锚板必须水平（保证地脚螺栓拧紧时不发生偏斜，始终处于垂直受力状态），拧紧时应按照次序对称进行，采用多次循环紧固法，使各块垫铁的受力均匀，拧紧过程中要随时注意底板的水平度变化，使它不要超过所要调整的范围，拧紧后再次复查底板的纵横中心线与主轴线的重合度。

3.10、发电机定子及转子安装

大型电机安装过程中，转子穿定子是项技术性很强的工作，必须自始至终以认真细致负责的态度来完成，定子、转子重量大而且为重要部件，在它们内部装有绕组、铁心等电器部件，这些部件机械强度差，万一受到损伤，在外表检查时往往难以鉴别，但在使用时可能会发生事故，因此在吊装过程中，不允许出现有任何擦碰、撞击等事故。

3.10.1发电机定子的安装

定子的轴向位置应考虑到发电机转子在运行时两轴颈间的伸长以及由于汽轮机转子的相对伸长而引起发电机转子的轴向位移，因此安装时必须使发电机定子的中心线向非传动端骗过一定的距离，偏移量约为汽轮机转子热膨胀伸长量，以保证负荷时正常运行。

3.10.2发电机穿转子

将汽轮机后轴承及发电机前轴承取下，在发电机转子传动端装上转子吊装工具，在非传动端装上轴承座一起吊起穿入定子（见下图），当转子重心临近非传动端定子线圈时，转子吊装工具(加长轴)以经伸出定子内孔，可供钢绳第二次绑系，此时在定子铁心内圆垫以适当厚的纸板，使转子本体搁置在定子铁心上（护环不可以搁置在定子铁心上作支撑点，再更换绑系，将转子移到规定位置。

图3-9发动机转子吊装示意图

3.10.3发电机气隙的检查测量

发电机定子与转子之间的气隙应均匀，最大与最小差值不得大于气隙平均值得±5%。本机组定子与转子之间的单边间隙27mm。

3.11、发电机轴承座绝缘

3.11.1轴承座安装前的常规检查同汽轮机。

3.11.2轴承座掉入底板安装时应该进行绝缘板的安装及绝缘检查，首先按照设备厂家规定在轴承座与底板之间正确的安装绝缘垫板，本机组绝缘板安装在非传动端的轴承座（发电机后轴承）与底板之间，其次接入要求绝缘的轴承座上的接管和仪表也应采取绝缘措施。

3.11.3绝缘合格性的测量。

3.11.4轴承座的安装标高、及纵横中心应符合图纸要求。

3.12、机组轴系的找正

3.12.1汽轮机转子的轴颈扬度应按制造厂的要求确定，一般以单缸汽轮机转子或双缸低压转子的后轴颈扬度为零，或稍微向发电机侧扬起。找正时汽轮机转子后轴承、发电机转子前轴承的扬度均为零或者相等。

3.12.2轴承受力分析与转子中心找正

通过两转子三轴承的受力分析可知，三轴承支撑的转子找中心的关键是如何把两个转子的重量，按设计要求分配到三个轴承上去。

1)当两端轴承标高相同而中轴承放得很低时，由于两个转子是刚性连接(相当于一个转子)，当中的轴承不受力，根据材料力学，对均匀分布的荷载q的双支点梁，它的最大挠度：

图3-10两端轴承高、中间轴承低时

(3)

其中：E―弹性模量；J为转子平衡断面惯性矩。

2)当三个轴承在同一标高位置时，中间轴承相当于给转子一个集中荷载P，使转子产生一个向上的最大挠度fP, fP正好等于转子中间最大静挠度f。根据材料力学，中间集中荷载P造成向上最大挠度fP为：

图3-11 三轴承同一标高时

(4) ,因为fp=f, 所以(5)

这说明当三轴承处于同一标高时，中间轴承要承受转子总重量的，而两端轴承只承受转子总重量的，由此可见，要使三个轴承的载荷合理分布，中轴承的垂直标高应适当降低。通常采用使中轴承处转子的两个联轴节端面留出一定的下开口，当联轴节连接螺栓紧固后，下开口消失，中间轴承的负荷就会减轻，两端轴承的负荷加重。联轴节的下开口值常用试验法测得。

已知下张口数值找中心，可先装一个假瓦，如下图所示：

图3-12 已知下张口值的两转子三轴承联轴节找中心

然后按四轴承找中心的方法，把端面左右间隙找成相等，留出规定的下开口值即可。

3.12.3联轴器找中心工作应遵守下列规定：

联轴器两个法兰的相对位置应按制造厂的记号对正,如无记号时,可使两法兰瓢偏值互补并照顾各螺栓孔互相对准,以减少铰孔加工量,打上记号作找中心和联轴器最后对正联接的依据。

3.12.4每次测量应在两个联轴器各自沿相同的方向旋转 90 °或 180 °后进行；每次盘动转子后在测量时,两半联轴器的测点位置应对准不变,盘动的角度也应准确一致。

3.12.5端面偏差的测量,必须每次都在互成 180 °半径相等的两个对应点进行,以消除转子窜动所引起的误差。

3.13、汽机扣大盖

3.13.1 扣大盖前的主要检查检测工作

(1) 汽缸水平结合面间隙的测定符合要求；

(2) 汽缸的水平扬度及汽轮机转子的轴颈扬度,包括凝汽器与汽缸连接后的转子扬度的测定；

(3)汽轮机转子在汽封或油挡洼窝处的中心位置确定,及各转子联轴器找中心的最终测定；

(4)转子最后定位各转子联轴器法兰之间的垫片厚度记录；

(5)汽封及通流部分间隙的测定；

(6)推力轴承间隙的调整与测定；

3.13.2汽轮机扣大盖工作应符合下列要求：

汽缸水平结合面上的涂料,应在上缸扣至接近下缸时涂抹,此时应将上缸临时支垫好,确保安全，涂料应匀薄,厚度一般为 0.50mm 左右,如仅使用耐高温的粉剂,应用力涂擦并吹去多余的干粉；

3.14、轴承盖的安装

3.14.1轴承盖安装要求如下：

（1）检查并确信轴承座内清洁无杂物,全部零部件安装齐全,螺栓拧紧并锁牢,热工仪表元件装好并调整完,全部间隙正确并有记录；

（2）轴承油杯插座与轴承应结合良好,以防漏油；

（3）轴承盖水平结合面、油挡与轴瓦座结合处应涂好密封涂料；

3.14.2汽轮机盘车装置的检查与安装应符合下列要求：

（1）轴和操作杆穿过外壳处的油封装置应严密不漏油。

（2）盘车装置各水平和垂直结合面在不加涂料螺栓紧固的情况下,用 0.05mm 塞尺检查应塞不进。

（3）组装好的盘车装置用手操作,应能灵活咬合或脱开。在汽轮机转子冲动后,应能立即自动脱开。脱开后操作杆应能固定住,保持汽轮机转子的大齿轮与盘车齿轮之间的距离。对于进油门与手柄联动的装置应注意安装方向,不得装反。

（4）盘车装置内部各螺栓及紧固件必须锁紧。

（5）盘车装置各结合面所用的垫料与涂料,按齿轮箱的规定处理。

（6）安装轴承箱盖、调节保安部套：

（7）各轴承铂热电阻引线与插头座焊牢，并用压板固定，编号记录。

（8）安装轴向位移遮断器时，调整喷油嘴下的垫片，使喷油嘴与挡油盘的间隙符合规定。

（9）装各传感器，调准间隙。

（10）检查轴承紧力。

（11）装轴承箱盖时，在中分面上涂密封胶。

（12）从观察窗口用塞尺校准危急遮断油门拉钩间隙。

（13）装调节器时，在配合面上涂密封胶。

（14）调整调节汽阀拉杆，校准调节汽阀横梁的预拉值。

（15）检查盘车装置离合情况。

四、结论和展望

本文主要介绍了25MW汽轮机组安装测量控制关键技术，包括中心标靶及测控网的布置、可调垫铁安装、汽机前后机座及轴承座、电机底板的安装找平；汽轮机隔板安装的几种测控方法分析和比较；电机安装及轴系的找正方法等。通过对上述各要素的分析和总结，希望对同行类似设备的施工提供有益的参考。同时也是对自己的技术管理能力的一次有益的总结和提升。

参考文献：

1、《高压汽轮机检修》，吉林热电厂，1978；

2、《电力建设施工及验收技术规范 汽轮机机组篇》 DL5011-92；

3、《安装工程分项施工工艺手册 通用机械设备安装工程》强十渤、程协瑞，中国计划出版社1998.12。

4、《安装钳工》(高级工)，王守法，中国建筑工业出版社