萬大勇

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，廣東 廣州510730）

0 前言

汽輪機(jī)低壓外缸組合在核電廠建設(shè)中是一項(xiàng)十分重要的工作，首先施工人員要滿足程序要求，低壓外缸拼缸組合焊接完成就能確保下一步的軸系初找中，低壓內(nèi)缸安裝，軸承箱安裝，高壓缸安裝，發(fā)電機(jī)安裝，軸系找中，汽缸與凝汽器連接，直接關(guān)系到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益,本文介紹陽江核電站3#、4#機(jī)1000MW汽輪機(jī)低壓外缸拼缸過程，重點(diǎn)控制拼缸焊接變形。

1 陽江核電站汽輪發(fā)電機(jī)組基本結(jié)構(gòu)

陽江核電站常規(guī)島安裝工程3、4號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為西門子公司設(shè)計(jì)，上海汽輪機(jī)廠制造的額定功率為1086MW、轉(zhuǎn)速1500rpm、單軸、一次中間再熱、3缸4排汽、凝汽式汽輪機(jī)。三根轉(zhuǎn)子由6只徑向軸承支撐，分布在#1～#4軸承座上。

圖1 軸承與死點(diǎn)

2 低壓外缸組合工藝監(jiān)控要點(diǎn)

2.1 軸承座、臺(tái)板及導(dǎo)向銷安裝

首先是臺(tái)板及軸承箱安裝，臺(tái)板及軸承箱的安裝精度直接影響汽輪機(jī)組質(zhì)量，施工中需嚴(yán)格控制臺(tái)板及軸承箱施工精度，主要包括臺(tái)板、軸承箱及導(dǎo)向銷縱橫中心線、標(biāo)高、水平度及揚(yáng)度、二次灌漿與養(yǎng)護(hù)等。尤其是標(biāo)高及水平度，本機(jī)組對(duì)于臺(tái)板、軸承箱的標(biāo)高要求較高，需根據(jù)軸系揚(yáng)度對(duì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，偏差要求僅為0.10mm，所以在標(biāo)高調(diào)整時(shí)需使用精度較高的測(cè)量工具 （陽江項(xiàng)目機(jī)組采用的是水連通管）。

根據(jù)圖紙要求及軸系揚(yáng)度對(duì)臺(tái)板、軸承箱及導(dǎo)向銷的縱橫中心線、標(biāo)高及水平度進(jìn)行調(diào)整，驗(yàn)收合格后通知土建進(jìn)行二次灌漿。二次灌漿需按照規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行，包括模板鋪設(shè)、灌漿前清理、濕潤(rùn)及灌漿后的養(yǎng)護(hù)。根據(jù)圖紙要求，地腳螺栓需進(jìn)行4次緊固，現(xiàn)場(chǎng)需嚴(yán)格按照此順序執(zhí)行：

第一次：灌漿前24小時(shí)

第二次：灌漿后3天

第三次：灌漿后28天

第四次：機(jī)組試運(yùn)行前

圖2 低壓缸外形圖

2.2 低壓外缸拼缸組合

陽江核電站常規(guī)島安裝工程3、4號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)1#、2#低壓外缸均為散件到貨，每個(gè)外缸分八段單獨(dú)發(fā)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝、焊接、安裝、找中等作業(yè)。上、下缸各四段，上缸外加兩端及法蘭。上缸端罩及腹板厚度皆為35mm、法蘭厚度為80mm，下缸端板及側(cè)板厚度為40mm。除上缸兩腹板焊接為對(duì)接外，其余焊縫均為角接形式，每個(gè)缸焊縫總長(zhǎng)度約120米，汽輪機(jī)本體設(shè)備安裝在MX廠房16.2m平臺(tái)。

臺(tái)版灌漿后強(qiáng)度達(dá)到70%后可進(jìn)行汽缸組合，先組裝2#低壓缸，因?yàn)?#低壓缸處在汽輪發(fā)電機(jī)組的中部，而且是在軸系的水平位置，5#6#軸承對(duì)應(yīng)軸承箱中分面標(biāo)高都是17.500mm，5#6#軸承支撐2#低壓轉(zhuǎn)子。因本機(jī)型結(jié)構(gòu)所限，拼裝只能在安裝位置進(jìn)行，所以對(duì)凝汽器的狀態(tài)要求較高，凝汽器必須先安裝完畢，接頸組合好，低壓外缸才能組裝。

圖3 主要安裝流程圖

把左右側(cè)板吊裝落在臺(tái)板上就位，當(dāng)放下外側(cè)板時(shí)需要配備足夠的人員對(duì)裝備中可能接觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將側(cè)板吊至安裝位置并放在臺(tái)板上，在低壓臺(tái)板裝入壓緊螺栓，固定汽缸側(cè)板，防止其走動(dòng)；側(cè)板找正后，吊入端板，對(duì)端板進(jìn)行找正，然后組合前后端板，清除干凈支撐面、接觸面及焊縫處的防腐劑，結(jié)合面用密封條及密封膠密封，如圖4：

圖4

檢查端板相對(duì)于側(cè)板在垂直方向上的對(duì)中情況，確保兩者相互齊平且處于同一水平高度，檢查定位銷孔的對(duì)中情況，若有偏差，調(diào)整端板上的工藝支撐板螺栓，用刀口尺檢查中分面,要求高低小于0.02mm.打磨清理低壓外上缸的水平中分面，將螺栓孔徹底清理干凈并涂上防咬劑，安裝外下缸垂直面連接螺栓，按力矩要求緊固，經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行焊接。外下缸縱向、橫向找中低壓下半外缸，具體測(cè)量位置如圖5所示。

要求：

a1a2不能大于10mm，b1b2不能大于10mm，b3b4不能大于6mm，c1c2不能大于10mm，d1d2不能大于10mm。

圖5 低壓外缸的照中

當(dāng)下半安裝完成后，開始組合上半，用行車分別將低壓外上缸的前后上端板吊到低壓外下缸中分面上，擰緊1/3螺栓檢查中分面間隙保證0.05mm塞尺不能塞入，測(cè)量調(diào)閥端、電機(jī)端兩半半缸中間的空檔尺寸，并檢查低壓外上缸中間部分的幾何尺寸，是否滿足安裝要求，根據(jù)安裝要求的尺寸打磨中間部分上缸的焊接坡口，使其能夠滿足安裝的要求，然后根據(jù)實(shí)際尺寸對(duì)中部腹板下料吊裝就位，排汽擴(kuò)散段的安裝法蘭面將作為進(jìn)一步找中的基準(zhǔn)面，在該面上端蓋與外缸下半之間不得有錯(cuò)位。

用刀口尺檢查汽缸中分面：

圖6

低壓外缸上下共8片（還包括內(nèi)部鋼架等）成散件到貨，需現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

下半組裝就位后，洼窩處尺寸偏小，且上半就位后測(cè)量中分面間隙兩側(cè)小、中間大，說明端板中間位置存在變形，上半中分面螺栓緊固間隙消除后，洼窩處尺寸變大（前后相差約為5mm）。腹板兩側(cè)均根據(jù)圖紙尺寸下料，導(dǎo)致兩側(cè)焊接間隙偏大，超出圖紙要求，會(huì)引起較大的變形量。應(yīng)該只在一側(cè)按圖紙下料，然后將腹板吊裝就位實(shí)際測(cè)量下料（注：腹板與端板焊縫底部有襯墊）。

加工低壓外缸貓爪墊片確定外缸標(biāo)高，將低壓外缸螺栓緊固后，配準(zhǔn)并安裝低壓外缸橫向定位鍵。

按要求力矩把緊連接螺栓、配銷，低壓外缸下半端板與側(cè)板連接垂直法蘭面的密封槽沒有貫穿，有部分密封盲區(qū)，存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)。后經(jīng)廠家確認(rèn)后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)垂直法蘭內(nèi)側(cè)進(jìn)行了密封焊。

安裝好端板和側(cè)板后，開始安裝低壓缸外下缸鋼架。鋼架不僅可以加固外缸，而且為內(nèi)缸的橫向定位提供支撐，鋼架安裝時(shí)不得直接受力在低壓外下缸上，必須從凝汽器頂部安裝臨時(shí)支撐或者在低壓外下缸兩側(cè)布置臨時(shí)吊掛梁，外下缸鋼架除了下圖所示預(yù)裝好的部分外，其余管件均帶有100mm現(xiàn)場(chǎng)安裝余量，管件一端的坡口已經(jīng)開好。

圖7 下缸鋼架整體圖下缸鋼架用兩根H型鋼受力在軸承座上

除去支撐面與焊接坡口處的保護(hù)涂層，在各安裝位置按照實(shí)際所需長(zhǎng)度將管子進(jìn)行切準(zhǔn)下料，用行車將切準(zhǔn)長(zhǎng)度的管子吊到安裝位置，調(diào)整其水平和位置，然后點(diǎn)焊，按照?qǐng)D紙要求調(diào)整和安裝低壓內(nèi)缸支撐和對(duì)中件，鋼架找正完畢后對(duì)其進(jìn)行焊接，焊接過程中，每位焊工應(yīng)對(duì)使用的電流、電壓、焊接速度、焊層厚度等進(jìn)行控制，保持焊工的步調(diào)一致，低壓外缸下半在整個(gè)拼裝焊接過程中，最大變形量為0.04mm，能夠滿足廠家資料的要求。

圖8 外缸鋼架裝配示意圖

下缸組合完焊接成后進(jìn)行上缸組裝，打磨清理低壓外上缸的水平中分面，將螺栓孔徹底清理干凈，用行車分別將低壓外上缸的前后上端板吊到低壓外下缸中分面上，擰緊1/3螺栓檢查中分面間隙保證0.05mm塞尺不能塞入，找正軸向、徑向洼渦，要求錯(cuò)口＜0.05mm，根據(jù)外上缸中間部分水平中分面幾何尺寸加工中間半缸的上半法蘭，擰緊1/3螺栓檢查中分面間隙保證0.05mm塞尺不能塞入，穿入中分面全部螺栓，并按規(guī)定力矩?cái)Q緊：

圖9

腹板法蘭兩端與中分面法蘭不能有間隙，腹板兩側(cè)需根據(jù)實(shí)際尺寸下料，腹板切割工作量大，需留一定余量，多次試裝，不能一次下料到位，腹板就出現(xiàn)間隙過大需要堆焊補(bǔ)救，但無論怎樣切割都會(huì)出現(xiàn)間隙偏大，超出圖紙要求，會(huì)引起較大的變形量，在腹板與端蓋有3-5mm焊接間隙，需加裝臨時(shí)限位板，減少焊接收縮量如圖10所示：

圖10 復(fù)板與端板連接處加限位板防變形

中間腹板找正后與中間的法蘭面點(diǎn)焊牢固，并與調(diào)閥端、電機(jī)端半缸點(diǎn)焊牢固經(jīng)驗(yàn)收合格后，再進(jìn)行外缸的整體焊接工作，焊接順序是左右腹板焊接，腹板與端蓋焊接，腹板與法蘭焊接。前后半缸與中間半缸焊接完成后，對(duì)腹板與中間半缸水平中分面法蘭組合進(jìn)行焊接。焊接順序?yàn)椋簝蓚€(gè)焊工先分段點(diǎn)焊，再對(duì)左右側(cè)法蘭由中間向兩邊分段焊接，由兩名焊工按下圖焊接順序?qū)ν馍细酌織l焊縫進(jìn)行焊接，采用小電流快速焊，兩人的焊接電流、焊接速度保持一致。焊接過程中嚴(yán)格按工藝卡的要求進(jìn)行。低壓外缸上半在整個(gè)拼裝焊接過程中，整體最大變形量為0.12mm，最大變形量為1.50mm,具能夠滿足廠家資料的要求。

圖11 分段焊示意圖

定位焊和正式焊接前都應(yīng)將缸體接合面火焰預(yù)熱至100～150℃。每次焊接長(zhǎng)度為400mm。端部長(zhǎng)度不足150mm時(shí)與相鄰段合并作為一段，超出150mm時(shí)作為單獨(dú)一段。焊接時(shí)兩名焊工按照上圖所示焊接順序從中間開始分別向兩邊對(duì)稱施焊，進(jìn)行隔段交錯(cuò)焊接。每焊完一段后用手錘均勻的敲擊焊縫（第一層和蓋面層焊縫不錘擊），讓應(yīng)力充分釋放。焊接過程中發(fā)現(xiàn)變形較明顯時(shí)應(yīng)立即停焊并敲擊焊縫。操作外上缸水平中分面法蘭時(shí)，要嚴(yán)格控制焊層厚度和焊接線能量，采用小電流、少擺動(dòng)、薄層多道、快速焊。

中間半缸與中分面法蘭面之間無間隙。首先焊接中間半缸與前半缸，然后再焊接中間半缸與后半缸。采用分段退焊法。先每隔400mm進(jìn)行點(diǎn)焊，然后由兩個(gè)焊工同時(shí)對(duì)稱分段退焊，每次焊接的長(zhǎng)度約為400mm左右。

圖12 腹板與端蓋焊縫示意圖

圖13 左右腹板組合焊縫示意圖

前后半缸與中間半缸焊接完成后，對(duì)腹板與中間半缸水平中分面法蘭組合進(jìn)行焊接。焊接順序?yàn)椋簝蓚€(gè)焊工先分段點(diǎn)焊，再對(duì)左右側(cè)法蘭由中間向兩邊分段焊接，每次焊接長(zhǎng)度為400mm。

操作外上缸水平中分面法蘭時(shí)，要嚴(yán)格控制焊層厚度和焊接線能量，采用小電流、少擺動(dòng)、薄層多道、快速焊。

圖14 中分面焊縫示意圖

低壓缸下半所有焊接工作完成后，必須加工側(cè)板中分面的密封槽，使側(cè)板上的密封槽與端板上的密封槽貫通對(duì)齊，新加工的密封槽的深度、寬度以及粗糙度均需與原有的密封槽一致，確保低壓外缸中分面的嚴(yán)密。

圖15 凹槽劃線

3 低壓外缸整體找正

外缸焊接完后，吊出外上缸，將上缸腹板臨時(shí)支撐割除，安裝頂部導(dǎo)汽裝置。

圖16

重新扣上外上缸，找正外缸，復(fù)查上下缸兩端的洼窩中心，軸向、徑向要求錯(cuò)口＜0.05mm，檢查中分面間隙，檢查上下缸螺栓孔是否對(duì)中，符合要求后即可進(jìn)行上下缸配銷，每個(gè)角配5個(gè)銷，配好銷子才允許吊出外上缸，如圖17：

圖17

銷子配完后，將上缸吊出，裝5#6#軸瓦下半，放下2#低壓轉(zhuǎn)子（先不裝內(nèi)缸，因?yàn)閮?nèi)缸太重容易造成外缸變形，內(nèi)缸下半重185噸），找正低壓外缸。要求汽缸與轉(zhuǎn)子哇窩＜0.1mm,汽缸中分面17.5m.±＜1mm.用同樣方式找正1#低壓缸。

4 結(jié)束語

圖18 現(xiàn)場(chǎng)拼缸圖片

低壓外缸由1#缸2#缸組成，拼缸工作量大，難度大，外缸組合只是汽輪發(fā)電機(jī)組安裝的開始，外缸組合完畢后，就是低壓內(nèi)缸安裝，高壓缸安裝，發(fā)電機(jī)安裝，軸承安裝，軸系找正。3#機(jī)外缸焊接后發(fā)現(xiàn)整體變形較大，尤其兩側(cè)上端罩往內(nèi)收縮較大(2～3mm),造成汽缸端罩中分面部份螺栓與螺栓孔相碰。經(jīng)分析是焊接方法沒有控制好，上缸腹板應(yīng)采用單邊焊接，即先焊接一邊，另一邊留活口，單邊間隙大時(shí)先堆焊達(dá)到圖紙要求（3～5mm）,這樣就可以減少腹板焊接變形，作為經(jīng)驗(yàn)反饋，在以后汽缸組合時(shí)，可以考慮上缸端罩，往外側(cè)偏3mm,補(bǔ)償腹板焊接后收縮量。

致謝：

在此論文初稿完成后，由中廣核及中國(guó)能建廣東火電陽江常規(guī)島項(xiàng)目部的汽機(jī)專工為本論文提供了更多的拼缸的經(jīng)驗(yàn)反饋和寶貴建議，使得本論文實(shí)用性強(qiáng)，論證、論據(jù)、步驟更加清晰。謹(jǐn)此致謝！

［1］DL5190.3-2012電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范第3部分:汽輪發(fā)電機(jī)組[S].

［2］電綜[1998]145號(hào) 火電施工質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)汽機(jī)篇[S].

［3］1000MW核電凝汽式汽輪機(jī)安裝說明書[Z].