石麗國，郝軍紅，樊向松

(中電投電力工程有限公司，上海市 200233)

0 引言

汽輪機的支撐系統(tǒng)承擔著機組靜態(tài)和動態(tài)載荷的傳遞，其安裝質(zhì)量的好壞將直接影響機組的安全運行［1］。傳統(tǒng)的汽輪機支撐方式為平墊鐵配斜墊鐵工藝，臺板與斜墊鐵直接接觸［2-3］，在墊鐵灌漿后只能使用墊片調(diào)整間隙及標高，給設(shè)備的再次調(diào)整帶來許多不便。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，汽輪機普遍采用無收縮高強灌漿料配置的水泥墊塊支撐工藝，墊塊通過斜墊鐵與臺板接觸及調(diào)整設(shè)備的標高、水平度。隨著機組容量的增加，大型汽輪機體積及重量不斷攀升，安裝技術(shù)要求大幅度提高，可調(diào)墊鐵取代普通墊鐵［4］和水泥墊塊［5］的趨勢越來越明顯，尤其在引進技術(shù)的1000MW級超超臨界火電機組及1000MW級核電機組中，多已采用了可調(diào)墊鐵支撐方式。可調(diào)墊鐵是一種升降裝置，具有頂升能力以及靈活、實用的特點，能垂直提升和校準(不需要反復(fù)更換填隙墊片)，從而調(diào)整所支撐設(shè)備的標高和水平度。海陽核電廠AP1000核電機組的軸承箱和低壓缸部分采用可調(diào)墊鐵支撐方式。本文基于海陽核電廠，論述1000MW級核電機組汽輪機墊鐵安裝及質(zhì)量控制技術(shù)。

1 海陽核電廠汽輪機支撐方式

海陽核電廠AP1000核電機組常規(guī)島采用我國哈爾濱電氣股份有限公司與日本三菱重工業(yè)株式會社聯(lián)合設(shè)計、供貨的額定功率為1250MW，轉(zhuǎn)速為1500 r/min的單軸、中間汽水分離再熱、四缸、六排汽、反動式凝汽式汽輪機。汽輪機本體需支撐部件主要有1個高壓缸，3個低壓缸及5個軸承箱。

1.1 方形墊板支撐方式

海陽核電廠汽輪機采用的方形墊板支撐方式(如圖1所示)與通常的平墊鐵加斜墊鐵支撐方式有所不同，方形墊板不直接與基礎(chǔ)接觸，而是由旋在六角螺母(六角螺母焊接在方形墊板周圍)內(nèi)的調(diào)整螺栓支撐在基礎(chǔ)上，通過改變調(diào)整螺栓的行程來調(diào)整方形墊板的標高和水平度。墊板下留有10 mm以上的灌漿高度。這種支撐方式主要用在高壓軸承箱的地腳螺栓兩側(cè)和頂起螺栓中間。方形墊板的標高根據(jù)軸承揚度的不同而不同，與設(shè)計值的允許公差為0～－2 mm，水平度控制在0.1 mm/m 內(nèi)［6］。方形墊板灌漿后，通過墊片組調(diào)整與高壓軸承箱臺板的接觸狀況，每組調(diào)整墊片有18片，厚度分別是0.05，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.00 mm。

圖1 方形墊板Fig.1 Square plate

1.2 頂絲墊板支撐方式

頂絲墊板支撐方式與方形墊板支撐方式相差不多，兩者的主要區(qū)別在于頂絲墊板灌漿后不直接與臺板接觸，而是通過頂起螺栓來支撐臺板。在每塊墊板上方對應(yīng)的臺板位置上配有1～4顆頂起螺栓，通過操作頂起螺栓來調(diào)整臺板，使臺板的標高和水平度符合軸承揚度的要求。頂絲墊板下仍需留有10 mm以上的灌漿高度，標高與設(shè)計值的公差比平板墊鐵要求低，允許值為0～－5 mm，水平度控制與方形墊板相同。同時頂絲墊板與其上臺板的間距要大于45 mm，以便于頂起螺栓動作。頂絲墊板分為方形和圓形(如圖2所示)，高壓軸承箱、低壓軸承箱、低壓缸下均采用此種支撐方式。

圖2 圓形墊板Fig.2 Circular plate

1.3 可調(diào)墊鐵支撐方式

可調(diào)墊鐵(如圖3所示)主要布置在低壓軸承箱及低壓缸下，其標高根據(jù)軸承揚度的不同而不同，與設(shè)計值的允許公差為0～－2 mm，水平度控制在0.1 mm/m。低壓軸承箱下的可調(diào)墊鐵直接與軸承箱錨固件上表面接觸，接觸面符合要求后點焊。低壓缸下的可調(diào)墊鐵與方形墊板、頂絲墊板的配置一樣，周圍焊上六角螺母并配有調(diào)整螺栓，通過改變調(diào)整螺栓的行程來調(diào)整可調(diào)墊鐵的標高和水平度。在可調(diào)墊鐵下留有10 mm以上的灌漿高度。可調(diào)墊鐵灌漿后，臺板直接支撐在可調(diào)墊鐵上，通過改變可調(diào)墊鐵的行程來調(diào)整所支撐臺板的標高和水平度。

圖3 可調(diào)墊鐵Fig.3 Adjustable plate

2 核電與火電機組汽輪機可調(diào)墊鐵的區(qū)別

2.1 可調(diào)墊鐵的工作原理

通常可調(diào)墊鐵由2塊坡度相同的斜墊鐵配對組成，其中一塊斜墊鐵固定，另一塊斜墊鐵與調(diào)節(jié)機構(gòu)連接，通過調(diào)節(jié)機構(gòu)的動作，帶動斜墊鐵水平移動，從而使與其配對的另外一塊斜墊鐵在垂直方向上產(chǎn)生位移，達到調(diào)節(jié)的目的。

2.2 1000MW超超臨界火電機組汽輪機可調(diào)墊鐵

某引進型1000MW超超臨界火電機組汽輪機采用如圖4所示的可調(diào)墊鐵支撐方式，該可調(diào)墊鐵由固定框架、下斜墊塊、上斜墊塊、調(diào)整螺栓、球形墊塊等組成。其中下斜墊塊通過調(diào)整螺栓與固定框架連接，旋動調(diào)整螺栓可帶動下斜墊塊水平移動，從而使與其接觸的上斜墊塊在垂直方向上產(chǎn)生位移，達到調(diào)整標高的目的。球形墊塊直接放在上斜墊塊的球形座內(nèi)，是直接與設(shè)備接觸的部位，其球形接觸面能夠自動調(diào)節(jié)與臺板的接觸，起到自平衡作用。整個可調(diào)機構(gòu)位于固定框架內(nèi)，隨固定框架灌漿一起埋入混凝土中。固定器的機身框架越大，放置斜墊鐵的尺寸越大，可承受的載荷能力越強。

圖4 火電機組汽輪機可調(diào)墊鐵Fig.4 Adjustable plate of turbine in thermal power unit

2.3 AP1000核電機組汽輪機可調(diào)墊鐵

海陽電廠1000MW級核電機組汽輪機采用如圖5所示的可調(diào)墊鐵支撐方式，該可調(diào)墊鐵由底鐵、滑塊、調(diào)整螺栓等組成，其中底鐵和滑塊組成配對斜墊鐵。滑塊通過調(diào)整螺栓與底鐵側(cè)框架連接，旋動調(diào)整螺栓帶動滑塊水平移動，從而使滑塊在水平移動的同時在垂直方向上產(chǎn)生位移，達到調(diào)整標高的目的。底鐵灌漿埋入混凝土中，可調(diào)墊鐵的機身越大，可承受的載荷能力越強。

圖5 核電機組汽輪機可調(diào)墊鐵Fig.5 Adjustable plate of turbine in nuclear power unit

2.4 核電機組與火電機組汽輪機可調(diào)墊鐵的優(yōu)缺點

由上述可知，1000MW級超超臨界火電機組的可調(diào)墊鐵，在結(jié)構(gòu)上比目前AP1000核電機組所使用的可調(diào)墊鐵要復(fù)雜，其在設(shè)計上充分考慮了可調(diào)墊鐵的可調(diào)特性，尤其是球形墊鐵的使用，使灌漿后的臺板調(diào)整更加靈活。正是基于可調(diào)特性的考慮，使得該墊鐵的制造和安裝工藝要求大大提高，火電機組可調(diào)墊鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的接觸面比核電機組多2個，增加了制造和安裝難度，尤其當可調(diào)墊鐵存在加工質(zhì)量問題時，現(xiàn)場處理難度大。相比較而言，核電機組的可調(diào)墊鐵可拆卸，接觸面的處理更加容易。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也增加了成本，兩者的成本相差數(shù)倍。同時，灌漿時火電機組可調(diào)墊鐵需制作專用模具，而核電機組可調(diào)墊鐵只需圍住灌漿區(qū)域即可。

3 汽輪機墊鐵的安裝與質(zhì)量控制

方形墊板、頂絲墊板、可調(diào)墊鐵的安裝過程基本相同，因可調(diào)墊鐵的安裝要求高，本文主要研究可調(diào)墊鐵的安裝。

3.1 可調(diào)墊鐵安裝工藝流程

基礎(chǔ)劃線檢查→墊鐵位置標識→表面處理→可調(diào)墊鐵配置→可調(diào)墊鐵測量→臺板接觸檢查與研磨→擋板制作→灌漿與養(yǎng)護→可調(diào)墊鐵復(fù)測。

3.2 可調(diào)墊鐵定位與調(diào)整

在基礎(chǔ)驗收合格后，根據(jù)墊鐵布置圖在基礎(chǔ)上劃出墊鐵的位置，將墊鐵下需要二次灌漿的區(qū)域(墊鐵周圍50～100 mm)混凝土層鑿毛［7］，要求露出混凝土硬表面層，且保證基礎(chǔ)表面與可調(diào)墊鐵下表面二次灌漿層高度大于10 mm。在可調(diào)墊鐵周圍選擇3點焊接六角螺母，并配調(diào)整螺栓。按照廠家軸系找中心圖，計算出各可調(diào)墊鐵頂部標高。旋動調(diào)整螺栓調(diào)整可調(diào)墊鐵直至符合如下要求:可調(diào)墊鐵上表面標高比計算值低0～2 mm，墊鐵水平度小于0.10 mm/m，縱橫中心尺寸偏差小于2 mm。在墊鐵配置之前，應(yīng)與臺板進行接觸面檢查，如不符合要求須進行研磨處理。整個調(diào)整過程需用精密水準儀嚴格測量。

3.3 灌漿與養(yǎng)護

在可調(diào)墊鐵周圍搭設(shè)擋板，采用H40高強度、無收縮水泥灌漿料［8］，其灌漿高度應(yīng)略低于可調(diào)墊鐵底板上表面，不影響調(diào)整螺栓的操作。H40灌漿料具有流動性好、膨脹率低、負載能力強等特點，能將汽輪發(fā)電機的動靜載荷均勻地傳給基礎(chǔ)，減少機組振動，保持機組長期、穩(wěn)定運行。

灌漿前需對基礎(chǔ)進行清理和潤濕［9］，澆灌時要嚴格控制灌漿料的水與水泥的配比及攪拌時間，以減少水泥漿中的氣泡，避免灌漿后形成表面氣孔，造成墊鐵與基礎(chǔ)接觸不實［10］。灌漿必須連續(xù)操作，并盡可能縮短灌漿時間。灌漿時，日平均溫度應(yīng)不低于5℃。灌漿完畢后，裸露部分應(yīng)及時噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋塑料薄膜、濕布等，并連同周圍基礎(chǔ)不斷地灑水保持濕潤，養(yǎng)護時間不少于7天。在正常的養(yǎng)護條件下，灌漿料的抗壓強度在3天后達到40 MPa以上，28天后可達70 MPa以上。

3.4 海陽核電廠1號與2號機組汽輪機墊鐵安裝的差異

海陽核電廠1號與2號機組汽輪機墊鐵安裝的差異主要體現(xiàn)在低壓缸的墊鐵安裝。1號機組首先進行低壓缸頂絲墊板的安裝和灌漿，養(yǎng)護合格后再進行可調(diào)墊鐵的安裝和灌漿。2號機組低壓缸的頂絲墊板和可調(diào)墊鐵同時安裝、灌漿。

1號機組低壓缸頂絲墊板灌漿養(yǎng)護合格后，使用臺板上的頂起螺栓將臺板支撐在頂絲墊板上，并按軸承揚度調(diào)整各調(diào)整螺栓，使臺板上表面的標高和水平度符合設(shè)計要求，然后調(diào)整可調(diào)墊鐵。在保持相應(yīng)位置臺板的標高和水平度符合要求的情況下，檢查兩者的接觸面，要求接觸面積大于75%。之后起吊臺板，對可調(diào)墊鐵進行二次灌漿。2號機組低壓缸頂絲墊板和可調(diào)墊鐵同時安裝，安裝前進行可調(diào)墊鐵和臺板接觸面檢查，同樣兩者的接觸面積要大于75%。灌漿養(yǎng)護合格后安裝臺板，旋動臺板調(diào)整螺栓，使臺板的標高和水平度符合設(shè)計要求，然后調(diào)整可調(diào)墊鐵，再次檢查可調(diào)墊鐵和臺板接觸面，如接觸面不符合設(shè)計要求，須對可調(diào)墊鐵進行研磨。

2號機組低壓缸同時進行可調(diào)墊鐵和頂絲墊板的安裝和灌漿，較1號機組縮短了安裝工期，但安裝精度要求更高，在灌漿前要完成可調(diào)墊鐵和臺板接觸面的檢查和處理。需嚴格進行安裝質(zhì)量過程控制，各項指標必須達到或高于設(shè)計標準，才能保證灌漿后臺板與可調(diào)墊鐵的接觸符合設(shè)計要求。1號機組先進行低壓缸頂絲墊板的安裝和灌漿，之后臨時安裝臺板，調(diào)整可調(diào)墊鐵，可有效地保證可調(diào)墊鐵與臺板的接觸，降低了因臺板未預(yù)裝可能帶來的風險。

海陽核電廠1號、2號機組汽輪機墊鐵安裝，從施工方案的準備、實施，質(zhì)量計劃的制定、執(zhí)行，到過程的檢查、驗證，都嚴格執(zhí)行電廠的質(zhì)檢制度，并加強了過程管理和控制。養(yǎng)護后采用精密水準儀和框式水平儀進行復(fù)測，墊鐵的標高均為0～－2 mm，并根據(jù)廠家建議在設(shè)計范圍內(nèi)取下限，以利于臺板的調(diào)整;墊鐵水平度達到0～0.02 mm/m，在0.10 mm/m以內(nèi)，復(fù)測結(jié)果均達到設(shè)計要求。

4 結(jié)論

(1)汽輪機支撐系統(tǒng)是關(guān)系汽輪發(fā)電機組穩(wěn)定、可靠、持續(xù)運行的重要系統(tǒng)，無論是1000MW級超超臨界火電機組還是AP1000核電機組，可調(diào)墊鐵的使用均可穩(wěn)定支撐汽輪機。2種機組可調(diào)墊鐵在制造工藝、載荷分布、質(zhì)量控制、成本控制等方面雖存在差異，但墊鐵的可調(diào)功能均使臺板安裝效率增加，減少了安裝工期。

(2)海陽核電廠1號與2號機組可調(diào)墊鐵的安裝實踐為同類核電機組墊鐵安裝提供了經(jīng)驗。無論是頂絲墊板與可調(diào)墊鐵同時安裝、灌漿工藝，還是頂絲墊板和可調(diào)墊鐵先后安裝、灌漿工藝，通過嚴格的過程管理，均可保證可調(diào)墊鐵與臺板的良好接觸，也可保證臺板的標高、水平度達到設(shè)計要求。

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