汽轮机垫铁安装质量控制

梅力

【摘 要】垫铁的安装和调整是汽轮机安装中的一项重要工作,其配置是否合理、正确,将直接影响汽轮机的安装质量和精度的高低,甚至影响到汽轮机的使用寿命.结合江铜化工汽轮机垫铁安装过程中遇到的问题,进行了分析,并介绍了几种垫铁施工方法,着重对垫铁配置和安装规范进行阐述. 【期刊名称】《铜业工程》 【年(卷),期】2013(000)004 【总页数】4页(P65-68)

【关键词】汽轮机;垫铁;配研;环氧树脂砂浆;座浆;点焊固定;质量控制 【作 者】梅力

【作者单位】江西铜业建设监理咨询有限公司,江西南昌330029 【正文语种】中 文 【中图分类】TM621.3 1 引言

为充分利用余热，促进节能减排，江铜(德兴)60万吨/年硫铁矿循环经济项目(一期)工程余热发电系统设置有一台汽轮发电机组。硫铁矿焙烧形成的高温烟气通过余热锅炉，产生的中温中压过热蒸汽进入凝汽汽轮机发电机组。汽轮机组主要参数: 汽轮机:N12－3.43－1型

进气:Q=57t/h，t1=435℃，p1=3.43MPa 发电机:QF－15－2型，N=15MW 6kV 50Hz

汽轮机安装施工中，垫铁的安装是相当重要的工序，其安装质量的好坏将直接影响汽轮机组的安全稳定运行和设备使用寿命。垫铁主要分为平垫铁和斜垫铁，安装于汽轮机台板底座与混凝土基础之间。汽轮机重量通过垫铁均匀地传递到基础，增加了设备的稳定性。通过调整垫铁的厚度，可使汽轮机安装达到设计要求的水平度和标高，还便于二次灌浆。在《电力建设施工及验收规范(汽轮机组篇)》对垫铁安装都有具体要求。

2 垫铁的受力载荷分析及加工尺寸

垫铁安装的目的是通过调整垫铁的厚度，使安装的设备达到设计水平度和标高;增加设备的稳定，以便于二次灌浆。并将设备自重及运行动荷载平稳地传递至基础，使设备不承受附加荷载。根据汽轮机厂家提供的台板、电机底座结构图纸及规范要求确定垫铁组的安装位置及垫铁组的数量。垫铁设置位置应位于汽轮机组重要载荷位置和传力部位，如靠近地脚螺栓两侧、底座受力部位下方等。确定好垫铁位置后，再根据垫铁与基础之间的承压面积要求和需设置垫铁数量，计算确定每组垫铁的加工尺寸。汽轮机部分、发电机部分垫铁布置图分别如图1、图2所示。 2.1 垫铁接触面积计算

根据规范要求，每一垫铁租的面积，应符合下式的要求:

式中:A—每组垫铁的面积(mm2);

Q1—设备等加在垫铁组上的载荷(N);由设备说明书汽轮机部分475300N，发电机部分355000N;

Q2—地脚螺栓拧紧时在垫铁组上产生的载荷(N);

R—基础或地坪混凝土的抗压强度(MPa)，根据设计图纸得设备基础的混凝土承压强度为C30，即设备基础的混凝土承压强度30MPa; n—垫垫铁组的组数;

C—安全系数，宜取1.5 ～3。一般取C=2.3。 地脚螺栓拧紧时，在垫铁组上产生的载荷按下式计算:

式中:d—地脚螺栓直径(mm)。由厂家配套M42地脚螺栓; n1—地脚螺栓数量;汽轮机部分n1=8，发电机部分n1=11

[σ]—地脚螺栓材料的许用应力(MPa)。厂家配套材质地脚螺栓A3g，许用应力为113Mpa。

由公式1、公式2计算汽轮机部分、发电机部分垫铁面积如表1所示。 表1 汽轮机部分、发电机部分垫铁面积项目 Q1(N)Q2(N)R(MPa)n CA(mm2)汽轮机部分475300 1251805 30 332.3 4012.5发电机部分355000 1721232 30 462.33460.5 2.2 垫铁选择

根据设备基础预留30mm二次灌浆层厚度及垫铁计算结果，选平垫铁尺寸L=100mm，b=100mm，h=14mm;B型斜垫铁尺寸L=100mm，b=100mm，c=4mm;h=14mm，材质为普通碳钢。其面积A=10000mm2均大于汽轮机、发电机部分垫铁计算结果。垫铁加工尺寸、精度如图3所示。 图3 垫铁加工尺寸、精度 3 垫铁组安装和现场处理 3.1 存在的问题

汽轮机的土建基础在施工过程中，前后台板的浮浆层厚薄不均，造成基础平均比设

计要求标高低30mm，不符合《DL5210.1－2005电力建设施工质量验收及评定规程第一部分:土建工程》篇中第6.10.14条中关于台板标高误差为0～10mm的规定。由于基础标高施工超差，调整斜垫铁、增加平垫铁的块数均不能满足要求，因此，必须调整基础标高或者平垫铁的厚度。 3.2 垫铁安装

在汽轮发电机组垫铁安装中，使用的安装方法有基础与垫铁配研、环氧树脂砂浆粘接及座浆法。

3.2.1 基础与垫铁配研法

通常采用手提式磨光机打磨与垫铁接触的混凝土层，用平垫铁磨合。要求接触面积应达70%以上，垫铁四角无翘曲现象，上平面基本水平，且0.03mm塞尺不入。待基础全部铲平后，用水准仪逐个测量垫铁标高。根据汽轮机组的安装高度确定每一组垫铁的厚度，并加工垫铁组，作出标记后逐一安装。此种方法是汽轮机安装使用历史最长、普遍采用的方法[2]。 3.2.2 环氧树脂砂浆粘接法

按照一定比例将环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂和石英砂在现场配置，根据汽轮机组垫铁布置图，在基础上划出摆放垫铁位置，用手锤和钎子在安装垫铁的位置凿除其表层浮浆并露出坚实基层，保证灌浆面清洁、干燥、无油脂。混凝土接合面外边缘磨出25mm厚倒角边，以增大边缘处灌浆料与基础粘合面积，需粘合的金属表面还应无锈蚀。放好平垫铁用橡皮锤打实。并保证水准仪测定各垫铁标高误差控制在±1mm以内，24小时后即可进行汽轮机安装[3]。 3.2.3 座浆法

座浆法是在混凝土基础施工完后，根据汽轮机组垫铁布置图，定出汽轮机垫铁的位置，在安放垫铁处的混凝土基础部位凿出座浆坑，再放置座浆盒，浇灌自流式灌浆料，根据垫铁标高设置平垫铁，用水平仪测量标高，垫铁标高误差控制在±1mm

以内。待养护达到要求后，即可进行汽轮机安装[4]。座浆法施工见图4。 图4 座浆法施工图1、基础;2、垫铁;3、自流式灌浆料 3.3 现场处理

以上三种垫铁的安装方式，都可以解决汽轮机基础偏低的问题。但由于基础均为混凝土结构，在基础铲磨过程中，遇到石子较多，而铲平基础表面高低不一致，造成垫铁厚度规格繁多，垫铁加工时间较长，直接影响整个机组安装的工期，基础与垫铁配研法实施难度较大。而环氧树脂粘结法可以调整土建基础的标高，但是工艺较复杂，对施工水平、浆料之间的配比及环境要求很高，配合比调配不当会造成平垫铁下面的浆块的破裂，对施工质量和进度影响较大。当垫铁标高超差时需重新加工垫铁，往往造成垫铁配置次数较多，每配置一次需制作环氧树脂试块进行试验，若试块强度小于基础混凝土强度等级，则垫铁需重新粘接，严重影响施工进度和质量[5]。

鉴于现场条件，在施工过程中采用了第三种方法:座浆法。具体做法如下: (1)在放置垫铁的混凝土基础部位的表面凿出座浆坑;座浆坑的长度和宽度应比垫铁的长度和宽度大60～80mm;座浆坑凿入基础表面的深度不应小于30mm，且座浆层混凝土的厚度不应小于50mm。

(2)用水或压缩空气吹扫、清除坑内的杂物，并浸润混凝土坑约30min，除尽坑内积水，坑内不得沾有油污。

(3)随即将搅拌好的自流式灌浆料灌入坑内，当表面水迹消失后，放置垫铁。垫铁放置于混凝土上用手压、用木锤敲击或手锤垫木板敲击垫铁面，使其平稳下降。垫铁上表面标高允许偏差为±1mm。

(4)盖上草袋或纸袋并浇水湿润养护，养护期间不得碰撞和振动。待72小时后，即可进行汽轮机组安装[6]。 4 垫铁安装检查、调整和点焊固定

4.1 垫铁安装检查、调整

在汽轮机台板、电机底座粗平时，为了节省时间及调整方便，可将设备底座的4个角靠地脚螺栓的位置先安放4组垫铁，等初步找平后，再把其他垫铁组安放好。每一垫铁组应放置整齐平稳，并接触良好。汽轮机、发电机台板调平后，每组垫铁均应压紧，并应用手锤逐组轻击听音检查，用0.05mm塞尺检查垫铁之间和垫铁与台板底座面之间的间隙，塞尺在垫铁同一断面两侧塞人的长度之和不应大于垫铁长度或宽度的1/3。

台板调平后，垫铁端面应露出台板底面外缘。平垫铁宜露出10～30mm，斜垫铁宜露出10～50mm。垫铁组伸入设备底座底面的长度应超过台板地脚螺栓的中心。 4.2 垫铁点焊固定

垫铁组是由两块斜垫铁及一块平垫铁构成，点焊固定后可使多层垫铁之间形成一个整体，并增加垫铁组的稳定性，若垫铁组未进行点焊固定，在短期内不会有明显的问题发生，但汽轮机运行一段时间后，垫铁间会发生相对滑动，破坏二次灌浆层，甚至对基础混凝土产生破坏，并产生更大的振动，给汽轮机组的安全稳定运行造成较大影响。因此，在汽轮机组精平后，二次灌浆前，垫铁之间均应用定位焊点焊牢固。

垫铁的点焊部位应选择在垫铁组的侧边，点焊几乎不会引起垫铁发生变形。同时，点焊位置受剪切力，受力状况好。如果点焊在垫铁的端部，由于垫铁厚度小，易破坏垫铁工作面，并发生受热变形。若标高需重新调整，则必须重新调整垫铁并研磨处理已点焊过的垫铁，操作不当则可能出现垫铁组不能继续使用的情况。垫铁组每侧点焊数量应根据垫铁尺寸大小确定，一般不能少于2点，且每个点焊位置焊接长度不宜小于15mm，施焊必须熔透点焊部位上下垫铁[7]。垫铁点焊位置见图5。 汽轮机经过垫铁及基础准备→凝汽器安装→汽轮机台板、轴承座就位找正→下缸就位、找平→转子找中心→通流部分尺寸检查、调整→扣缸盖外部附件安装→发电机

以汽轮机为准找中心→发电机空气间隙、磁力中心调整→发电机端盖安装等一系列安装流程，机组于2012年12月进行试运行，经过72小时试运行，汽轮机的稳定在额定转速时，各滑动轴承的的双振幅均不大于0.03mm，振幅满足电力建设施工及验收技术规范汽轮机组篇以及厂家技术文件的规定要求。 图5 垫铁点焊位置图 5 结语

垫铁的安装和调整是汽轮机安装的重要环节之一，垫铁的安装方法种类繁多，每种方法都有各自的特点。结合各施工现场的不同情况，采取适合的安装方案，严格按照技术交底及规范要求进行操作，这样才能加快施工进度，有效地控制垫铁配置中的各类质量问题，保证设备正常的运行和使用寿命。 参考文献:

[1]GB50231－2009，机械设备安装工程施工及验收规范[S].

[2]穆遵明.汽轮机采用水泥垫块与垫铁的安装对比[J].四川电力技术，2007，30(1):84－86.

[3]李玉兰.用环氧树脂混凝土对汽轮机基础进行局部处理[J].河北煤炭，2000增刊:40－41.

[4]郭洪利.座浆法在球磨机安装施工中的应用[J].中州煤炭，2008(6):70－71. [5]杨成海.汽轮机垫铁安装的比较[J].新疆电力技术，2009(1):66－67. [6]GB50231－2009，机械设备安装工程施工及验收规范[S].

[7]郑伶军.设备安装中垫铁的安放调整以及存在的质量通病和预防措施[J].广西城镇建设，2009(10):125－126.