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1、法国阿尔斯通汽轮机组安装工艺研究与应用王学武 李 强 范承峰山东电力建设第二工程公司摘要：作为全球清洁电力的积极倡导者和领先法国阿尔斯通汽轮机组安装工艺研究与应用实践者法国阿尔斯通公司凭借其具有竞争力的领先技术，已经成为全球核电汽轮机市场的领跑者。全世界已经运行和正在建设的450个核电反应堆中，有30%采用了阿尔斯通的汽轮机，40%采用了阿尔斯通的其他设备。阿尔斯通为全球核电发展注入了强大动力。目前阿尔斯通水电设备、核电站常规岛、环境控制系统在世界范围内都占据领先地位。阿尔斯通公司在中国市场占有率并不高，主要集中于沿海地区已投产和在建的核电站领域。而在国内火力发电厂用汽轮机领域，阿尔斯通主要与
2、北京北重电机有限公司合作生产制造，不过所占市场份额很少。因此，对于法国阿尔斯通技术汽轮机的制造特点和安装工艺，国内多数电建公司都比较陌生。所以，研究总结阿尔斯通汽轮机制造及安装工艺，对大型核电汽轮机组的顺利安装和安全运行有着重要意义。关键词：阿尔斯通、汽轮机组、安装工艺引言国电新疆红雁池发电有限公司2330MW热电联产扩建工程，汽轮发电机组由北京北重电机有限公司引进法国阿尔斯通公司技术制造，#2机组由我公司负责安装，为我公司承建的第一台引进阿尔斯通技术的汽轮发电机组。由于该类型机组与国内三大汽轮发电机厂生产制造的机组相比较，在设计结构和安装工艺方面存在较大差别，到目前为止，没有成熟的安装经验可
3、以借鉴。在安装前，我们广泛收集资料，提前调研、摸索，熟悉机组设计特点和安装技术要求，会同设计院、制造厂家及土建专业仔细会审图纸，尽可能的把问题和疑惑解决在设备安装工作开始之前。1 该类型汽轮机主要安装特点1.1 汽轮发电机预埋板及台板的施工；1.2 低压转子与外缸以轴承中心线与转子联轴器外端面定位；1.3 低压内缸定位需提前确定低压通流间隙；1.4 低压通流值无K值定位；1.5 低压缸试扣时需组装低压进汽管与伸缩节；1.6 低压内缸、高、中压模块以及推力轴承都为上悬式支撑；1.7 推力轴承随高中压模块的膨胀滑动而轴承箱不滑动；1.8 高、中压模块就位之前需安装高、中压模块基础岛的隔热板；1.9
4、 联轴器的铰孔连接2 该类型汽轮机主要安装流程附图1（汽轮发电机本体安装流程）汽轮发电机安装流程不同点：2.1汽轮发电机基础板在台板安装前施工。2.2基础板调整完毕后进行二次灌浆，汽轮发电机轴系定位后不再对台板进行二次灌浆。2.3低压内缸及低压转子的轴向定位在内缸通流间隙测量调整完后定位。2.4低压缸试扣时焊接低压进汽室。2.5高中压模块在就位前提前安装基础隔热罩。3 汽轮机主要安装工艺汽轮发电机基础板台板安装是本机组安装流程的最大特点，基础板施工时间长，工艺复杂。工艺特点：3.1.1汽轮发电机机不设计垫铁，台板全部以顶丝支撑，低压缸及各轴承箱台板顶丝共286个，利用顶丝消除台板间隙。3.1.
5、2汽轮发电机基础凿毛后，首先施工基础板，利用基础板调整顶丝进行标高、水平调整。3.1.3汽轮机基础板调整完毕后隔离地脚螺栓孔进行整体灌浆。3.1.4发电机基础板调整出后扬0.33mm/m的扬度，调整好后即对每块基础板单独进行灌浆。施工方案：把基础板与台板临时点焊，并在台板上点焊临时调整螺栓，对之进行整体调整标高与扬度。完成之后对基础板支模灌浆，然后割除台板与基础板临时焊点，再对研台板与基础板的结合面。3.1.5发电机基础板调整后对基础板进行单体支模灌浆，类似于东方汽轮机的砂浆垫块制作。3.1.6台板不进行二次灌浆，在汽轮发电机轴系连接完毕后，地脚螺栓孔全部以阻燃型聚苯乙烯颗粒填充。 附图2（前
6、轴承箱及中箱预埋板施工）附图3（台板顶丝安装及就位图）3.2 低压缸安装3.2.1低压缸隔板找中心前应提前加工隔板工艺销，由于隔板顶部定位销形状特殊（见附图4），找中心过程中隔板左右窜动量较大，必须多次调整，消除窜动误差。隔板悬挂销定位底销 附图4：（低压隔板悬挂销及底销）3.2.2低压内缸与转子定位前需要测量调整低压缸的通流间隙值。根据通流设计值调整内缸轴向位置，将通流值调整至设计值后，定位低压内缸及低压转子。 3.2.3低压进汽分流环需要现场测量轴向尺寸（如附图5所示M值）后将数据返回厂家加工。分流环尺寸应在低压缸第一次负荷分配后测量，测量方法：将前后正反一级隔板分别在前后两方向用小千斤（
7、或小老头）顶靠住, 为防止隔板向外曲张，上半隔板的顶靠力量不宜过大。 附图5：（低压进汽分流环轴向尺寸示意图） 3.2.4低压缸扣缸前上部进汽室要先定位且焊接完。在试扣低压缸时，按照图纸将低压内缸上部两件短节涂抹密封材料后正式安装，短节外部两个波形节托板按照图纸偏下尺寸点焊在短节上，将两个波形节吊入，不与托板焊接，试扣外缸，并将外缸定位后，吊上部进汽室，在进汽室与两个波形节法兰间加装10mm和密封垫厚度的临时垫块，用螺栓将进汽室与波形节紧住，以保证螺钉孔的对中，将进汽室与低压进汽短节按照图纸要求找正后将进汽室与低压外缸焊接，将波形节下部托板磨开，与波形节下部找正后按照图纸要求焊接，在正式扣缸时
8、将临时垫块去除，把紧螺栓可以得到要求的膨胀量。3.2.5 低压缸的定位3.2.5.1 低压转子与低压外缸的轴向定位低压转子与低压外缸以轴瓦中心线与转子联轴器外端面的尺寸定位。低压前后轴瓦中心线距低压转子的尺寸存在无法同时满足的情况，这时应通知现场工代，确认以哪个尺寸为基准。3.2.5.2 低压内缸轴向定位 低压内缸与转子定位前需要测量低压缸的通流间隙值。根据通流设计值调整内缸轴向位置，将通流值调整至设计值后，定位低压内缸。3.3 轴承座、轴瓦以及高、中压模块安装3.3.1轴承座安装在机组运行过程中，汽轮机各轴承座不随缸体的膨胀而自由滑动，由台板固定键（如图6）固定，地脚螺栓提前安装好才可就位轴
9、承座。轴承箱台板轴向定位键轴承箱台板径向定位键 附图6：（轴承座安装图）3.3.2轴瓦安装各轴瓦瓦套底部及中分面接触均为平面接触，这种轴瓦接触形式优缺点共存：优点为只需将瓦套垫片拆下后瓦枕支座对研即可，在轴瓦以后的加减垫片调整过程中不再需要研磨。缺点为轴瓦就位后无法检查接触情况，而且轴瓦无法自动就位，如果安装过程中轴瓦调整垫片存在间隙或受力不均匀，将引起瓦温升高。解决方案：将各轴承箱横向水平控制在0.05mm以内，同时必须保证调整垫片接触密实，保证轴瓦受力均匀。瓦套接触面为平面 附图7：（轴瓦安装示意图） 高、中压模块安装3.3.1 拆除转子运输环，安装检查环，复查外缸与转子径向与轴向尺寸。（
10、见附图8） 附图8：（转子检查环测量示意图）3.3.2 安装进汽法兰短管，进汽法兰与缸体为钢性连接，不使用任何垫片及密封涂料，所以必须用研磨砂研磨，法兰结合面保证法兰结合面密封线连续无中断（见附图9）。附图9（中压进汽法兰结合面研磨） 附图10（高、中压模块基础隔热罩施工）3.3.3在高中压模块就位前，提前安装基础岛隔热罩（见附图10）。3.3.4由于该机组轴封管道的接口紧贴基础岛垂直面，缸体就位后，轴封管道因与基础太近而造成无法焊接，所以，缸体下部轴封管道一定要在中压缸就位前焊接至基础岛下方位置，方便下一步施工。（见附图11）3.3.5高中压模块就位在轴承座滑动猫爪垫块组上。（见附图：12、
11、13） 上猫爪缸体就位前焊接附图11（轴封管道提前焊接） 附图12（滑动式上猫爪）汽缸上猫爪支撑 附图13：汽缸上猫爪支撑结构3.4 汽轮机负荷分配汽轮机低压内缸、中压模块、高压模块都要求做负荷分配。汽缸负荷分配采用称重法，利用专用的负荷分配千斤顶配合手动液压泵，分别去称每一个猫爪的支承重量，根据千斤顶压力表数值增减猫爪垫片的厚度，使各猫爪负荷合理分布。做负荷分配前要先检查轴瓦间隙，测量调整高中压缸检查环轴向及径向尺寸，合格后做负荷分配，高中压缸负荷分配不考虑前后，只考虑左右，而低压内缸电调端重量相同，所以前后左右值要同时考虑。误差范围都要求在5%之内。3.4.1 高中缸负荷分配模块就位之前，
12、前中后箱的地锚要焊接完并完成浇灌。模块就位后做第一次负荷分配：完成转子联轴器的初找中，并检查所有称重的汽缸在汽缸与轴承箱的立销中是否处于可自由移动状态。汽缸连接抽汽管后做第二次负荷分配：检查立销是否处于可自由移动状态，检查通过连接到汽缸上的管路是否对准和平行。进汽管路以后做第三次负荷分配：检查立销是否处于可自由移动状态。左右进气阀的连通管连接后做第四次负荷分配：转子最终找中心完，进汽阀的支吊架调整好。3.4.2 低压缸负荷分配内缸第一次在半实缸状态下做负荷分配，第二次负荷分配在低压内缸扣盖后；第三次负荷分配在抽汽管路连接后；第四次负荷在进汽管路连接后进行。3.4.3 负荷分配操作方法：将称重的
13、猫爪垫片抽出，放入负荷分配专用千斤顶,布置形式（见附图14）。附图14在猫爪百分表“0”位记一次读数，然后上升到0.30mm，再下降到-0.30mm，最后回升到“0”位，形成一个过程。在这一过程中每隔0.10mm记录一次读数作为监视值，防止大起大落引起压力表读数误差，最后求出“0”位置的平均值为负荷值。百分表0位时压力表数值平均值（单位：MPa）平均值差值范围右前921%左前91右后1401.4%左后138附表1（高压缸负荷分配最终值）3.4.4 负荷分配注意事项3.4.4.1 液压千斤顶的顶起位置一定要保持一致。3.4.4.2 缸体负荷分配与缸体水平相冲突时，以缸体的负荷分配数值为准，不以中
14、分面水平为基准。3.4.4.3 由于高中压缸分缸布置，缸体重量较轻，在焊接高中导管道时缸体受焊接应力的影响较大，所以在管道焊接过程中一定要做好缸体监视，同时焊接速度不宜过快，防止负荷分配变化量太大，从而增加调整难度。3.5 滑销系统本机组特点之一是滑销系统，滑销系统的完好是保证汽轮机安全运行的重要条件之一。任何滑销的磨损、卡涩都可能引起机组中心偏斜，造成动静部分碰擦，发生严重振动等设备损坏事故。汽轮机高、中压缸采用上猫爪支撑方式。轴承座固定在台板上，在机组运行中不滑动，高、中模块通过镶有滑块的猫爪在轴承箱中分面上滑动。高、中压缸利用两根拉杆刚性连接，高压、中压缸的绝对膨胀死点设在中压缸后的轴承
15、座上。当缸体温度升高时，高中压缸由此点向前膨胀。低压外缸向发电机侧膨胀，也可横向膨胀。低压内缸以凝汽器排汽口中心线为死点，分别向两侧膨胀，也可向横向膨胀。推力轴承位于高中压缸之间的轴承座中间，通过与高压缸前猫爪两连杆刚性连接，可随同高压缸一起同向膨胀。整个机组转子以推力盘为死点，分别向前后膨胀。高中模块连接靠推拉杆（见附图15），推拉杆油管路现场装配，推拉杆应成为矩形或梯形，不要成为平行四边形，使之膨胀偏斜。这种形式的滑销系统保证了相对胀差合理，与采用整个轴承箱在台板上滑动的方式相比较，其优点是精度高，膨胀舒畅，反力矩小，不产生爬行；由于轴承箱固定不动，运行中不用高温润滑脂；汽轮机的设计保证在
16、启停过程中其膨胀值、胀差和汽缸的变形都在允许范围内。推力轴承与高压缸推拉杆高中压缸推拉杆附图15（中箱推拉杆装置）附图16（滑销系统）3.6 轴系最终定位与联轴器铰孔连接与凝汽器与低压缸连接相同，轴系的最终找中心同样是在凝汽器注水的情况下进行，模拟机组运行状态，消除凝汽器注水后凝汽器底部弹簧及缸体下沉引起的变形误差。注水至凝汽器运行水位，再加300t水进行系统补偿，具体注水吨位根据凝汽器运行水位确定。3.6.1 测量对轮垫片的尺寸之前的必须对下列工作进行检查3.6.1.1 完成测量调整瓦口间隙。3.6.1.2 高中压轴承箱大推拉杆就位。3.6.1.3 复查高中压模块检查环尺寸与出厂值一致。3.
17、6.2 联轴器螺栓为锥度套螺栓，正式连接前需要提前加工临时螺栓与固定销，在铰孔连接的过程中，下列两点应引起重视。3.6.2.1 联轴器垫片为半圆设计，两半之间存在0.02mm的厚度误差，这种形式的垫片给安装工作增大了难度。联轴器在铰孔前需要利用临时螺栓及临时销子根据铰刀的外径以及联轴器螺栓的外径加工固定销套，防止铰刀在铰孔过程中出现偏差（见附图19）。3.6.2.2 螺栓的紧固利用专用液压千斤顶等专用工具测量螺栓的伸长量（见附图18），突出优点为紧固力量均匀，对联轴器晃度的影响极为微小，连接后联轴器晃度与临时连接时的晃度一致。但是在使用液压千斤顶紧固螺栓时应注意以下几点：螺栓的紧固标准以螺栓的
18、伸长量为最终目的，同时必须参考液压千斤顶的压力读数，如果某一螺栓的紧固压力与其他螺栓相同而伸长量达不到要求时，不应盲目增大千斤顶压力来达到要求的伸长量，应检查螺栓锥度套与固定套（见附图20）的配合尺寸，一般存在的问题为固定套过长，液压千斤顶的力量作用不到联轴器螺栓的锥度套上，无法达到要求的伸长量，这时需对固定套进行加工，减短固定套长度，加工后重新配重联轴器螺栓。 附图17：（联轴器螺栓组件图）测量螺栓伸长量联轴器垫片拼接缝螺栓紧固专用工具附图18临时连接螺栓锥度套固定套铰刀固定套附图19 附图203.7 盘车系统前轴承箱盘车主体液力耦合器盘车电机 附图21（盘车安装示意图）在安装及调试盘车之前
19、，必须首先了解该盘车装置的工作原理，它不同于其他机组普遍采用的侧装式低速盘车。该盘车为高速运转盘车，转速54rpm,装置的主体为离合器滚珠轴承盘车，主体与电机之间采用液力耦合器连接，结构及运行方式新颖独特，在调试及运行过程中必须保证每个轴瓦顶轴油顶起正常，否则盘车因过载而无法启动。3.7.1 工作原理：盘车装置的主体安装在前轴承箱内（见附图21、22），驱动轴穿过箱壁经液力偶合器与电动机相连接，盘车电机设置在前轴承箱下的台板上。盘车装置所采用的SSS离合器是一种齿型离合器，当驱动部分的速度达到从动部分的速度时，它就自动启动。而当从动部分的速度超过驱动部分的速度时，离合器自动解脱，因此盘车可以做
20、到自动投入或退出，即当汽轮发电机转子转速低于盘车转速时，可以启动盘车电机使离合器投入工作状态，当汽轮发电机转子转速高于盘车转速时，离合器退出工作状态。附图22（盘车装置主体）3.7.2 盘车系统安装时盘车中心应提前考虑#1瓦顶轴油顶起量，调整#1瓦顶轴油时根据提前预加量调整，但上部的最高值不能大于0.15mm。如大于则调整一瓦顶轴压力，降低顶起高度，防止盘车装置滚珠轴承不吃力。3.7.3 盘车装置的润滑油由汽机轴承润滑油系统供应。在前轴承箱内有内部油管路供给盘车轴承、SSS离合器和蜗杆润滑油。其回油从盘车装置主体的壳体下部低于螺杆中心线的孔口排到轴承箱内。因此盘车装置运行前要将回油孔上面临时塑
21、料堵头拆去。3.7.4 液力耦合器的安装及调试：耦合器装在电机与盘车主体之间，使用前应注油，油质为黏度32#润滑油，注油方式为耦合器注油口斜向上45，此时注油标志垂直向上，待油自注油口流出时停止。耦合器的注油量过多或过少都会引起电机与耦合器单转而无法带动转子。3.7.5 液力偶合器装有熔断环保护装置，熔断温度120，正常运行时电机电流30A左右，如有堵转或过载现象，或频繁启动，都将使耦合器油温升高，在盘车调试过程中应密切注意耦合器的温度值，盘车启动后，耦合器急速升温，如果顶轴油无法正常顶起，扭力矩过大，造成电机过载，耦合器温度升至120后，熔断环动作，受熔断环控制的销子就会伸出，发出停止信号，
22、造成盘车停车。3.结束语由于北重汽轮发电机组特有的结构形式，并且红雁池机组为我公司安装的第一台阿尔斯通技术机组，安装过程难免存在待完善之处。本文根据红雁池工地汽轮发电机本体安装经验，同时参考了其它电建单位的安装经验加以总结。随着我公司电建市场的扩展，我公司将建设较多北重机组或阿尔斯通核电机组，希望本文能为以后的汽轮发电机安装提供技术支持。参考文献：北京北重汽轮电机有限责任公司汽轮发电机安装图纸及技术资料作者简介：王学武 男 山东电力建设第二工程公司 汽机工程处主任李 强 男 山东电力建设第二工程公司 红雁池项目部汽机工程处主任范承峰 男 山东电力建设第二工程公司 红雁池项目部汽机工程处本体技术员
