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摘要:本文结合笔者火电工程技术管理的多年工作经验,从基建期的汽轮发电机组安装过程中分析影响振动的诸多因素,并总结相应对的技术措施,保障安装精度,以提高机组运行的安全性、可靠性。
关键词:汽轮发电机组;安装;振动
前言
近年,新建燃煤机组多为超临界、超超临界机组,而汽轮发电机组具有高转速、高参数、大容量等特性,运行时存在着强迫振动、自激振动和轴系扭振。若轴振和瓦振超标,可引发机组相关部件磨损、开裂、松动等问题,缩短其使用寿命,严重时可导致轴瓦脱胎或乌金面烧坏、叶片断裂、主轴弯曲、基础共振损坏等。汽轮发电机组安装是一项施工流程尤其复杂、工艺精度要求十分高的工程,同时也是造成机组振动超标的最主要源点,本文就此展开探讨。
1基础处理和垫铁配制安装
汽轮发电机组的支撑型式,不同制造厂的设计有所差异,一般有垫铁、砂浆垫块、可调固定器、可调整螺钉等,而最常用的工艺是垫铁支撑。基础和垫铁作为机组最根本的支撑及承载部位,基础处理和垫铁配制又是安装的首道工序,对后续机组的安装及运行质量起决定性作用。
施工过程中,时常因基础处理作业人员素质低、技术管理人员交底不到位、施工管理人员监督不力等原因,致使基础凿毛出现局部凹坑、残留浮浆或其他异物;因垫铁承力处基础凿崭过低、不平整,造成该组垫铁数量超标、与基础接触不稳实、水平度超标等问题。
安装质量控制要点:(1)按土建蓝图(设计院施工图)和安装白图(制造厂设计基础图纸)组织土建交安联合验收,主要检查基础外观,复测基础、埋件及预留孔口的标高及纵横中心,核查基础强度(查阅试验报告,应大于设计强度70%)。(2)基础处理,凿至表面无浮浆层、露出坚硬毛面,同时保证基础表面的平整度,不得出现过度的凹凸面,且应清洁、无油污等。(3)按制造廠垫铁布置图在基础上划线、定位,使用刨锤、临时垫铁、红丹粉和框式水平仪,凿至基础露出混凝土骨料,临时垫铁与基础接触均匀、密实,其四角无翘动、水平仪测水平时纵横方向水泡均应居中。(4)配制垫铁,应平整、无毛刺、接触密实(接触面积不小于75%且分布均匀,垫铁间0.05mm塞尺不入),否则应涂红丹研刮或用机床精加工。(5)安装垫铁,严格按制造厂布置图实施,每组一般不超过3块,特殊情况可5块,但仅能有1对(2块)斜垫铁。二次灌浆前,该组各垫铁的侧面间应点焊牢固。(6)考虑到低压缸与凝汽器连接后基础垫铁及台板内侧承受载荷较多,在其垫铁承力基础面凿毛时一般按向内侧扬0.05mm/m左右处理等。
2地脚螺栓和台板安装
安装质量控制要点:(1)台板安装前应单独垫起存放,且平稳、无叠压,防止外力或自重引起变形。(2)台板就位、找正应符合制造厂要求,台板地脚螺栓顶部应低于台板上表面。(3)可对基础打磨处理,保证螺栓下部的垫板与混凝土基础接触密实,且螺母与垫板间点焊固定、防松。(4)严格按制造厂对地脚螺栓紧固顺序、频次、力矩等要求组织作业。对无台板的轴承座及汽缸,一般分4次拧紧螺栓,灌浆前24小时(约25%力矩)、灌浆后3天(约75%力矩)、灌浆后28天(100%力矩)、试车前(100%力矩),前两次紧固采用十字交叉法,后两次采用圆周顺序法。有台板时,可按前述4次拧紧螺栓,但终紧后螺栓垫片与轴承座或汽缸的接触面应有0.04~0.08mm间隙,且螺孔与螺杆四周留有足够的膨胀间隙。(5)紧固过程中,注意监测轴承座、汽缸的水平度,转子轴颈的扬度和汽缸负荷分配的变化不得超标。(6)终紧后,复查台板各结合面的间隙,0.05mm塞尺不入。(7)特别注意发电机地脚螺栓孔的处理,严格按制造厂技术要求实施。一般待地脚螺栓安装(拉伸)完毕,用颗粒4~8mm的洁净珍珠砂进行螺栓孔填塞。(8)机组启动前,向台板各油槽(孔)内注入润滑脂等。
3基础沉降
汽机岛基础沉降不均或超标,使轴承座、汽缸、发电机定子的标高和水平及整个机组的中心均产生不同的变化,会影响整个轴系的中心和扬度、轴承座及汽缸的负荷分配,引起动静部件摩擦等,进而导致机组振动异常。
所以,从源头来讲,建筑工程应严格控制汽机岛基础地基处理和混凝土浇筑、养护的质量,杜绝不均匀沉降。另外,必须重视安装过程中的基础沉降观测工作,应按设计设置的沉降观测点逐一核测,为机组安装质量提供科学依据和保障。首先,沉降观测程序应满足规程规范要求:(1)基础养护期满后,应首次测定作原始数据。(2)阶段性测量包含汽轮机汽缸就位前、后,发电机定子就位前、后,汽轮发电机二次灌浆前、后,整套试运前、后。此外,建议根据设计技术要求及现场实际情况,如湿陷性黄土地区等,适当增加测量数次。
沉降观测,使用的仪器精度应至少达到二级,需编制专用记录用表,保证记录真实、完整。在此,重点强调:当汽轮发电机本体设备安装过程中发现隔日测量数据有明显变化时,切不可盲目开展后续安装工作,应增加沉降观测频次并分析原因、制定相应的处理措施,无异常后方可进行下一道工序。
4轴承座及轴承安装
轴承座及轴承是机组静止部件主要构成之一。按作用分为:(1)支持轴承,承担转子自重及转子运转的动载荷,并确定转子的径向位置,常用圆筒形、椭圆形和可倾瓦三种型式。(2)推力轴承,均衡转子残余轴向推力,并确定转子的轴向位置。然而,轴承座水平及标高会影响轴系扬度和轴承的负荷分配,可能引起油膜涡动,甚至产生油膜自激振荡;轴承的安装质量影响其承载和抗振能力。
安装质量控制要点:(1)严格按制造厂及规范要求调整轴承座纵横水平及中心,控制偏差。(2)调整轴承座标高时,需结合机组设计的轴系扬度考虑其预抬量。(3)检查瓦枕、球面座、推力瓦等接触面光滑、无毛刺,接触面积>75%且分布均匀。(4)采用PT和UT无损检测方法全面检测轴瓦质量,不得有裂纹或脱胎现象。(5)重点控制轴瓦间隙测量与调整过程中的误差。措施如下:①百分表、塞尺、外径千分尺等测量器具应经检定合格且在有效使用期内;②推力间隙测量时架表位置准确、牢靠、无松动,正确判断转子顶推的起、始位(防止顶推虚位),并准确读数、记录;③测调前确保轴瓦定位、组装正确,应无偏心、扭位、卡涩、承力不实等现象;④用塞尺测量轴瓦侧隙时,宜同一作业人员操作,防止手感经验不足或不统一而增大误差;⑤用压铅法测量轴瓦顶隙、紧力时,选用铅丝直径应为设计间隙的1.5倍,轴承、轴承盖螺栓对称均匀紧固,测量压后铅丝外径应选具代表性的点且不少于3处取其平均值等。(6)瓦枕的调整垫片应采用尺寸匹配的整张不锈钢垫片,且不宜超过3层。(7)轴承座中分面涂密封胶时,应薄层且均匀,尽量减小轴承盖实际紧力或间隙与测量值间的误差(测调时一般未考虑轴承座扣盖的中分面密封胶厚度)等。 5转子与汽缸、轴承找中心
机组转动部件与静止部件不同心,可造成以下问题:(1)易造成转子与汽缸内部隔板汽封齿、通流汽封齿摩擦,一是造成设备碰磨振动,二是摩擦部位间隙增大使级间漏汽损失增大,破坏转子轴向平衡,转子产生异常轴向振动。(2)转子与轴封齿摩擦,加大了轴封间隙,则缸内蒸汽外漏或外界冷空气内漏量增大。外漏蒸汽经油挡间隙窜入轴承室,使润滑油含水量升高,长时间运行时油质恶化,影响轴承及轴颈冷却和轴瓦油膜的建立;缸外空气内窜,影响机组真空。(3)轴封漏汽增大,其大量的辐射热可能会影响轴承座的正常工作状态,引起机组中心偏移等。
因此,必须严格按施工工艺和控制精度实施转子与汽缸、隔板、轴承的找中工作,一般有拉钢丝、假轴、激光三种方法,拉钢丝法最常用。安装质量控制要点:(1)拉钢丝的支架宜加工成可调式,为避免振动、环境温度、风等对拉钢丝的影响,应采取必要的措施(如减少运转层及其附近施工振源、搭设防风措施、加装测力计等)确保测量数据的准确性。(2)若转子已初找中,则可以转子测得油挡洼窝数据为中心基准拉设钢丝,此时宜单缸逐个找中,避免增加测量误差。(3)若转子未初找中,钢丝布置应贯通各轴承洼窝中心,处理测量数据时需修正钢丝垂弧。(4)隔板水平和垂直方向的中心偏差应满足制造厂或规范要求,且垂直方向只允许有下偏差。(5)汽缸找中时,应进行高、中压外缸各接管口连管焊接及低压外缸与凝汽器连缸,同时安装高、中压联合汽门,以消除与缸体连接时外力及焊接应力的影响等。
6联轴器找中心
联轴器及其连接螺栓,作为连接各转子并传递运动和转矩的关键部件,若端面偏差超标,引起转子的弹性倾角变化;圆周偏差超标,影响整个轴系的动态扰度。同时,可能造成运行中轴瓦油膜不稳定,无法维持轴颈正常运行的偏心距。
轴系中心应符合制造厂或规程规范要求,初调后,应按以下阶段多次复调:(1)汽轮机扣盖前、后。(2)汽轮发电机二次灌浆前、后。(3)联轴器铰孔连接前、后。还需测量联轴器铰孔前临时连接和铰孔后正式连接的同心度,均應≤0.02mm。此外,建议增加轴系找中复测次数,如高联门和中联门连缸安装前、后,高、中压缸下部相关管道连缸前、后,低压外缸与凝汽器连接前、后,基础弹簧减振器释放后、凝汽器灌水真空查漏前、后,轴承座、汽缸、发电机的地脚螺栓最终紧固后等阶段。
需要注意,铰孔前联轴器中心须调整合格,二次灌浆层强度大于70%,且在铰孔过程中不得进行任何可能影响联轴器中心的工作,如管道与汽缸接管口对焊、汽门连缸或与导汽管连接、凝汽器大量注水(对低压外缸与凝汽器刚性连接支撑,内缸通过猫爪直接支撑在轴承座上的机型,不受此影响)等。联轴器螺栓终紧后,其伸长量或力矩须满足制造厂的技术质量标准。
7基础二次灌浆
二次灌浆质量的好与坏,直接影响基础承受汽轮发电机组的静载荷和动载荷的能力,影响运行时设备和基础的整体稳定性。
台板与灌浆层、灌浆层与基础脱层,灌浆层有裂纹,灌浆层高度不足,灌浆不实等,是常见的质量问题。究其原因有以下几点:(1)基础表面未清理干净,残留油污、混凝土碎块等。(2)凿毛不达标。(3)灌浆料选型不符合设计要求或使用次品灌浆料,灌浆层出现开裂、脱层、强度不足等问题。(4)二次灌浆挡板漏浆、灌浆操作不当等,使灌浆不实。(5)灌浆料配比不正确等。
对此,应严控二次灌浆质量:(1)彻底清理基础灌浆面及台板、设备底座的底面。(2)按设计选用灌浆料或使用等级更高的流动性好、强度高、无收缩的灌浆料,核查灌浆料型式检验报告、使用说明书、出厂检验报告或产品合格证,并取样复试其性能和净含量[1]11。(3)严格按灌浆料使用说明书进行计量制作,不宜用电动搅拌器高速搅拌。(4)采用钢制二次灌浆挡板(常用3mm厚钢板),其对接口不允许有错口,与基础侧壁四周贴合严实、固定牢靠,对透光处可采取注发泡剂或填塞棉毡进行封堵。(5)二次灌浆挡板高度应超出设备底座顶面,标记出需灌浆高度。(6)在待灌浆处基础的各转角处作崭缺处理,增强灌浆层整体附着力。(7)二次灌浆时,应从一侧连续灌浆,直至另一侧溢出为止,严禁振捣,可适当插捣[1]14。(8)结构相互关联的部位不得分段浇灌。(9)二次灌浆层未达到设计强度50%前,不得拆装设备重件,严禁使灌浆层受到振动或碰撞等。
8滑销系统安装
滑销系统能限制和引导汽缸受热膨胀、遇冷收缩,使汽缸与转子中心保持一致,一般由横销(引导汽缸横向、限制轴向膨胀)、纵销(引导汽缸和轴承座轴向、限制横向膨胀)、立销(引导汽缸垂直、限制横向膨胀)、猫爪横销(引导汽缸横向膨胀,可推动轴承座前后滑动)、角销(引导轴承座轴向滑动)组成。目前,大多机组参与电网调峰,频繁大幅度升降负荷是常态,对机组的变负荷性能带来极大的考验。
滑销系统滑销和滑槽的装配间隙过大,其限位功能存在失效的风险,会导致机组中心偏心超标;过小,则正常热膨胀工作状态受阻。滑动间隙间落入异物,在其相对往复运动时易被磨损或拉毛,尤其是快速变负荷或恶劣工况下的冲击力更加大,宜卡涩。总之,机组热膨胀工作状态不符合制造厂设计要求,则汽缸和转子的中心偏差增大而引起振动。
安装质量控制要点:(1)按厂家技术文件核查滑销材质、尺寸,确保强度和装配间隙,其表面硬度不足会使相对滑动挤压时损坏滑动面。(2)清理、检查滑销及销槽表面,无铁屑、砂粒等异物,无裂纹、毛刺等缺陷。(3)采用涂红丹的方法检查滑动面平整度,并研刮凸点,直至接触面积大于75%且分布均匀。(4)按厂家技术文件配制合适规格的调整块(垫片),装配时预留正确的限位及热膨胀间隙,并对各滑动面涂抹耐高温润滑粉剂(如二硫化钼或黑铅粉)等。
9发电机的空隙间隙及磁力中心
发电机转子与定子间的径向空气间隙不均匀,或转子冷态下轴向磁力中心实际预偏装量与设计理论值偏差较大,即磁场中心发生偏移,均会引起发电机热态(运行状态)下磁场不平衡,产生电磁激振。
安装质量控制要求:(1)定子及转子的清理、检查、试验应合格,不得损坏绝缘层,防止绕组匝间短路。(2)发电机安装过程中各孔口临时封堵应可靠,作业人员须穿连体服,严禁私自进入定子膛内,防止落入异物。(3)需使用厂配或自制的专用测量工具,按制造厂或规程规范要求测量并调整空气间隙及磁力中心,严禁超标等。
结束语
汽轮发电机组振动异常是运行中最常见、危害较大的故障之一,就其产生因素,是多向的、综合的,除本文介绍的安装因素外,还与设计制造(如转子质量不平衡、叶片自振、联轴器晃动及瓢偏超标等)、运行操作(如润滑油温调节影响轴瓦油膜形成、轴封温度调节影响轴承座标高和轴封间隙、机组真空调节影响机组垂直方向的中心等)等因素有直接关系。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.水泥基灌浆材料应用技术规范:GB/T 50448-2015[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.
[2]中国电力企业联合会.电力建设施工质量验收规程第3部分汽轮发电机组:DL/T 5210-2018[S].北京:中国电力出版社,2018.
[3]中国电力企业联合会.电力建设施工技术规范第3部分汽轮发电机组:DL 5190-2012[S].北京:中国电力出版社,2012.
[4]孙为民、杨巧云.电厂汽轮机[M].北京:中国电力出版社,2009印刷.
关键词:汽轮发电机组;安装;振动
前言
近年,新建燃煤机组多为超临界、超超临界机组,而汽轮发电机组具有高转速、高参数、大容量等特性,运行时存在着强迫振动、自激振动和轴系扭振。若轴振和瓦振超标,可引发机组相关部件磨损、开裂、松动等问题,缩短其使用寿命,严重时可导致轴瓦脱胎或乌金面烧坏、叶片断裂、主轴弯曲、基础共振损坏等。汽轮发电机组安装是一项施工流程尤其复杂、工艺精度要求十分高的工程,同时也是造成机组振动超标的最主要源点,本文就此展开探讨。
1基础处理和垫铁配制安装
汽轮发电机组的支撑型式,不同制造厂的设计有所差异,一般有垫铁、砂浆垫块、可调固定器、可调整螺钉等,而最常用的工艺是垫铁支撑。基础和垫铁作为机组最根本的支撑及承载部位,基础处理和垫铁配制又是安装的首道工序,对后续机组的安装及运行质量起决定性作用。
施工过程中,时常因基础处理作业人员素质低、技术管理人员交底不到位、施工管理人员监督不力等原因,致使基础凿毛出现局部凹坑、残留浮浆或其他异物;因垫铁承力处基础凿崭过低、不平整,造成该组垫铁数量超标、与基础接触不稳实、水平度超标等问题。
安装质量控制要点:(1)按土建蓝图(设计院施工图)和安装白图(制造厂设计基础图纸)组织土建交安联合验收,主要检查基础外观,复测基础、埋件及预留孔口的标高及纵横中心,核查基础强度(查阅试验报告,应大于设计强度70%)。(2)基础处理,凿至表面无浮浆层、露出坚硬毛面,同时保证基础表面的平整度,不得出现过度的凹凸面,且应清洁、无油污等。(3)按制造廠垫铁布置图在基础上划线、定位,使用刨锤、临时垫铁、红丹粉和框式水平仪,凿至基础露出混凝土骨料,临时垫铁与基础接触均匀、密实,其四角无翘动、水平仪测水平时纵横方向水泡均应居中。(4)配制垫铁,应平整、无毛刺、接触密实(接触面积不小于75%且分布均匀,垫铁间0.05mm塞尺不入),否则应涂红丹研刮或用机床精加工。(5)安装垫铁,严格按制造厂布置图实施,每组一般不超过3块,特殊情况可5块,但仅能有1对(2块)斜垫铁。二次灌浆前,该组各垫铁的侧面间应点焊牢固。(6)考虑到低压缸与凝汽器连接后基础垫铁及台板内侧承受载荷较多,在其垫铁承力基础面凿毛时一般按向内侧扬0.05mm/m左右处理等。
2地脚螺栓和台板安装
安装质量控制要点:(1)台板安装前应单独垫起存放,且平稳、无叠压,防止外力或自重引起变形。(2)台板就位、找正应符合制造厂要求,台板地脚螺栓顶部应低于台板上表面。(3)可对基础打磨处理,保证螺栓下部的垫板与混凝土基础接触密实,且螺母与垫板间点焊固定、防松。(4)严格按制造厂对地脚螺栓紧固顺序、频次、力矩等要求组织作业。对无台板的轴承座及汽缸,一般分4次拧紧螺栓,灌浆前24小时(约25%力矩)、灌浆后3天(约75%力矩)、灌浆后28天(100%力矩)、试车前(100%力矩),前两次紧固采用十字交叉法,后两次采用圆周顺序法。有台板时,可按前述4次拧紧螺栓,但终紧后螺栓垫片与轴承座或汽缸的接触面应有0.04~0.08mm间隙,且螺孔与螺杆四周留有足够的膨胀间隙。(5)紧固过程中,注意监测轴承座、汽缸的水平度,转子轴颈的扬度和汽缸负荷分配的变化不得超标。(6)终紧后,复查台板各结合面的间隙,0.05mm塞尺不入。(7)特别注意发电机地脚螺栓孔的处理,严格按制造厂技术要求实施。一般待地脚螺栓安装(拉伸)完毕,用颗粒4~8mm的洁净珍珠砂进行螺栓孔填塞。(8)机组启动前,向台板各油槽(孔)内注入润滑脂等。
3基础沉降
汽机岛基础沉降不均或超标,使轴承座、汽缸、发电机定子的标高和水平及整个机组的中心均产生不同的变化,会影响整个轴系的中心和扬度、轴承座及汽缸的负荷分配,引起动静部件摩擦等,进而导致机组振动异常。
所以,从源头来讲,建筑工程应严格控制汽机岛基础地基处理和混凝土浇筑、养护的质量,杜绝不均匀沉降。另外,必须重视安装过程中的基础沉降观测工作,应按设计设置的沉降观测点逐一核测,为机组安装质量提供科学依据和保障。首先,沉降观测程序应满足规程规范要求:(1)基础养护期满后,应首次测定作原始数据。(2)阶段性测量包含汽轮机汽缸就位前、后,发电机定子就位前、后,汽轮发电机二次灌浆前、后,整套试运前、后。此外,建议根据设计技术要求及现场实际情况,如湿陷性黄土地区等,适当增加测量数次。
沉降观测,使用的仪器精度应至少达到二级,需编制专用记录用表,保证记录真实、完整。在此,重点强调:当汽轮发电机本体设备安装过程中发现隔日测量数据有明显变化时,切不可盲目开展后续安装工作,应增加沉降观测频次并分析原因、制定相应的处理措施,无异常后方可进行下一道工序。
4轴承座及轴承安装
轴承座及轴承是机组静止部件主要构成之一。按作用分为:(1)支持轴承,承担转子自重及转子运转的动载荷,并确定转子的径向位置,常用圆筒形、椭圆形和可倾瓦三种型式。(2)推力轴承,均衡转子残余轴向推力,并确定转子的轴向位置。然而,轴承座水平及标高会影响轴系扬度和轴承的负荷分配,可能引起油膜涡动,甚至产生油膜自激振荡;轴承的安装质量影响其承载和抗振能力。
安装质量控制要点:(1)严格按制造厂及规范要求调整轴承座纵横水平及中心,控制偏差。(2)调整轴承座标高时,需结合机组设计的轴系扬度考虑其预抬量。(3)检查瓦枕、球面座、推力瓦等接触面光滑、无毛刺,接触面积>75%且分布均匀。(4)采用PT和UT无损检测方法全面检测轴瓦质量,不得有裂纹或脱胎现象。(5)重点控制轴瓦间隙测量与调整过程中的误差。措施如下:①百分表、塞尺、外径千分尺等测量器具应经检定合格且在有效使用期内;②推力间隙测量时架表位置准确、牢靠、无松动,正确判断转子顶推的起、始位(防止顶推虚位),并准确读数、记录;③测调前确保轴瓦定位、组装正确,应无偏心、扭位、卡涩、承力不实等现象;④用塞尺测量轴瓦侧隙时,宜同一作业人员操作,防止手感经验不足或不统一而增大误差;⑤用压铅法测量轴瓦顶隙、紧力时,选用铅丝直径应为设计间隙的1.5倍,轴承、轴承盖螺栓对称均匀紧固,测量压后铅丝外径应选具代表性的点且不少于3处取其平均值等。(6)瓦枕的调整垫片应采用尺寸匹配的整张不锈钢垫片,且不宜超过3层。(7)轴承座中分面涂密封胶时,应薄层且均匀,尽量减小轴承盖实际紧力或间隙与测量值间的误差(测调时一般未考虑轴承座扣盖的中分面密封胶厚度)等。 5转子与汽缸、轴承找中心
机组转动部件与静止部件不同心,可造成以下问题:(1)易造成转子与汽缸内部隔板汽封齿、通流汽封齿摩擦,一是造成设备碰磨振动,二是摩擦部位间隙增大使级间漏汽损失增大,破坏转子轴向平衡,转子产生异常轴向振动。(2)转子与轴封齿摩擦,加大了轴封间隙,则缸内蒸汽外漏或外界冷空气内漏量增大。外漏蒸汽经油挡间隙窜入轴承室,使润滑油含水量升高,长时间运行时油质恶化,影响轴承及轴颈冷却和轴瓦油膜的建立;缸外空气内窜,影响机组真空。(3)轴封漏汽增大,其大量的辐射热可能会影响轴承座的正常工作状态,引起机组中心偏移等。
因此,必须严格按施工工艺和控制精度实施转子与汽缸、隔板、轴承的找中工作,一般有拉钢丝、假轴、激光三种方法,拉钢丝法最常用。安装质量控制要点:(1)拉钢丝的支架宜加工成可调式,为避免振动、环境温度、风等对拉钢丝的影响,应采取必要的措施(如减少运转层及其附近施工振源、搭设防风措施、加装测力计等)确保测量数据的准确性。(2)若转子已初找中,则可以转子测得油挡洼窝数据为中心基准拉设钢丝,此时宜单缸逐个找中,避免增加测量误差。(3)若转子未初找中,钢丝布置应贯通各轴承洼窝中心,处理测量数据时需修正钢丝垂弧。(4)隔板水平和垂直方向的中心偏差应满足制造厂或规范要求,且垂直方向只允许有下偏差。(5)汽缸找中时,应进行高、中压外缸各接管口连管焊接及低压外缸与凝汽器连缸,同时安装高、中压联合汽门,以消除与缸体连接时外力及焊接应力的影响等。
6联轴器找中心
联轴器及其连接螺栓,作为连接各转子并传递运动和转矩的关键部件,若端面偏差超标,引起转子的弹性倾角变化;圆周偏差超标,影响整个轴系的动态扰度。同时,可能造成运行中轴瓦油膜不稳定,无法维持轴颈正常运行的偏心距。
轴系中心应符合制造厂或规程规范要求,初调后,应按以下阶段多次复调:(1)汽轮机扣盖前、后。(2)汽轮发电机二次灌浆前、后。(3)联轴器铰孔连接前、后。还需测量联轴器铰孔前临时连接和铰孔后正式连接的同心度,均應≤0.02mm。此外,建议增加轴系找中复测次数,如高联门和中联门连缸安装前、后,高、中压缸下部相关管道连缸前、后,低压外缸与凝汽器连接前、后,基础弹簧减振器释放后、凝汽器灌水真空查漏前、后,轴承座、汽缸、发电机的地脚螺栓最终紧固后等阶段。
需要注意,铰孔前联轴器中心须调整合格,二次灌浆层强度大于70%,且在铰孔过程中不得进行任何可能影响联轴器中心的工作,如管道与汽缸接管口对焊、汽门连缸或与导汽管连接、凝汽器大量注水(对低压外缸与凝汽器刚性连接支撑,内缸通过猫爪直接支撑在轴承座上的机型,不受此影响)等。联轴器螺栓终紧后,其伸长量或力矩须满足制造厂的技术质量标准。
7基础二次灌浆
二次灌浆质量的好与坏,直接影响基础承受汽轮发电机组的静载荷和动载荷的能力,影响运行时设备和基础的整体稳定性。
台板与灌浆层、灌浆层与基础脱层,灌浆层有裂纹,灌浆层高度不足,灌浆不实等,是常见的质量问题。究其原因有以下几点:(1)基础表面未清理干净,残留油污、混凝土碎块等。(2)凿毛不达标。(3)灌浆料选型不符合设计要求或使用次品灌浆料,灌浆层出现开裂、脱层、强度不足等问题。(4)二次灌浆挡板漏浆、灌浆操作不当等,使灌浆不实。(5)灌浆料配比不正确等。
对此,应严控二次灌浆质量:(1)彻底清理基础灌浆面及台板、设备底座的底面。(2)按设计选用灌浆料或使用等级更高的流动性好、强度高、无收缩的灌浆料,核查灌浆料型式检验报告、使用说明书、出厂检验报告或产品合格证,并取样复试其性能和净含量[1]11。(3)严格按灌浆料使用说明书进行计量制作,不宜用电动搅拌器高速搅拌。(4)采用钢制二次灌浆挡板(常用3mm厚钢板),其对接口不允许有错口,与基础侧壁四周贴合严实、固定牢靠,对透光处可采取注发泡剂或填塞棉毡进行封堵。(5)二次灌浆挡板高度应超出设备底座顶面,标记出需灌浆高度。(6)在待灌浆处基础的各转角处作崭缺处理,增强灌浆层整体附着力。(7)二次灌浆时,应从一侧连续灌浆,直至另一侧溢出为止,严禁振捣,可适当插捣[1]14。(8)结构相互关联的部位不得分段浇灌。(9)二次灌浆层未达到设计强度50%前,不得拆装设备重件,严禁使灌浆层受到振动或碰撞等。
8滑销系统安装
滑销系统能限制和引导汽缸受热膨胀、遇冷收缩,使汽缸与转子中心保持一致,一般由横销(引导汽缸横向、限制轴向膨胀)、纵销(引导汽缸和轴承座轴向、限制横向膨胀)、立销(引导汽缸垂直、限制横向膨胀)、猫爪横销(引导汽缸横向膨胀,可推动轴承座前后滑动)、角销(引导轴承座轴向滑动)组成。目前,大多机组参与电网调峰,频繁大幅度升降负荷是常态,对机组的变负荷性能带来极大的考验。
滑销系统滑销和滑槽的装配间隙过大,其限位功能存在失效的风险,会导致机组中心偏心超标;过小,则正常热膨胀工作状态受阻。滑动间隙间落入异物,在其相对往复运动时易被磨损或拉毛,尤其是快速变负荷或恶劣工况下的冲击力更加大,宜卡涩。总之,机组热膨胀工作状态不符合制造厂设计要求,则汽缸和转子的中心偏差增大而引起振动。
安装质量控制要点:(1)按厂家技术文件核查滑销材质、尺寸,确保强度和装配间隙,其表面硬度不足会使相对滑动挤压时损坏滑动面。(2)清理、检查滑销及销槽表面,无铁屑、砂粒等异物,无裂纹、毛刺等缺陷。(3)采用涂红丹的方法检查滑动面平整度,并研刮凸点,直至接触面积大于75%且分布均匀。(4)按厂家技术文件配制合适规格的调整块(垫片),装配时预留正确的限位及热膨胀间隙,并对各滑动面涂抹耐高温润滑粉剂(如二硫化钼或黑铅粉)等。
9发电机的空隙间隙及磁力中心
发电机转子与定子间的径向空气间隙不均匀,或转子冷态下轴向磁力中心实际预偏装量与设计理论值偏差较大,即磁场中心发生偏移,均会引起发电机热态(运行状态)下磁场不平衡,产生电磁激振。
安装质量控制要求:(1)定子及转子的清理、检查、试验应合格,不得损坏绝缘层,防止绕组匝间短路。(2)发电机安装过程中各孔口临时封堵应可靠,作业人员须穿连体服,严禁私自进入定子膛内,防止落入异物。(3)需使用厂配或自制的专用测量工具,按制造厂或规程规范要求测量并调整空气间隙及磁力中心,严禁超标等。
结束语
汽轮发电机组振动异常是运行中最常见、危害较大的故障之一,就其产生因素,是多向的、综合的,除本文介绍的安装因素外,还与设计制造(如转子质量不平衡、叶片自振、联轴器晃动及瓢偏超标等)、运行操作(如润滑油温调节影响轴瓦油膜形成、轴封温度调节影响轴承座标高和轴封间隙、机组真空调节影响机组垂直方向的中心等)等因素有直接关系。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.水泥基灌浆材料应用技术规范:GB/T 50448-2015[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.
[2]中国电力企业联合会.电力建设施工质量验收规程第3部分汽轮发电机组:DL/T 5210-2018[S].北京:中国电力出版社,2018.
[3]中国电力企业联合会.电力建设施工技术规范第3部分汽轮发电机组:DL 5190-2012[S].北京:中国电力出版社,2012.
[4]孙为民、杨巧云.电厂汽轮机[M].北京:中国电力出版社,2009印刷.