论燃气式发动机组找平对中

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  摘 要:燃气式汽轮发动机组广泛应用于发电厂、石化等重要工业生产装置中,本文论述的发动机组是用于油田中心处理站装置发电的主要设备。其中发动机与发电机的找平、找正、对中是保障设备平稳运行的前提条件。本机组的对中方式为首次应用,与常见的单表法,三表法对中有区别。
  关键词:汽轮发动机组;找平;找正;对中
  前言
  本文以我公司在中东某国油田处理装置发电区安装的燃气发动机组为例,对动设备安装的主要工序:找平、找正以及对中加以论述,进行分析以及关键控制点加以论述。
  该机组装备5台法国JENMONT 公司产 JISALT 230型发电机,5台乌克兰Zoya 公司生产的GTE-16NT90.01.单台机组设计发电量为16MW,转速为3000rpm, 为两开三备。
  联轴器为2米长的弹性轴与摩擦离合器通过键齿连接。对中方式分为以发动机为基准定位发电机,和以发电机为基准定位发动机。因为设备到货时间不一样,根据现场条件,选择以先安装的设备为基准进行定位。本文主要以发动机为基准进行找平,对中的论述。因为发动机的附件较多,底板找平要求较为精细,且发动机为驱动端,故采用此方法。
  正文
  1.发动机组找平找正
  发动机吊装前需要在地脚螺栓处安装球形垫块,可以使设备本体处于基本水平的状态,为下一步的六点找提供了条件。图中R1-R6为设备底板找平的六个基准点。
  发动机吊装到基础上以后,首先找正,设备前后各安装一个针形专用夹具,以此来目测设备中心与基础中心线在同一直线上,误差1mm左右。地脚螺栓基本在螺栓孔中心。发动机的靠背轮上安装“假轴”(测量夹具,主要测量发动机水平方向的轴向偏差),将百分表按图2位置安装,测量B1,B2两个位置的跳动值,将框式水平仪安放在跳动值较小的B1或B2位置,测量发动机的不水平度,不超过0.15mm/m。此步骤为粗找水平。
  然后用静态水准仪进行发动机六点平整度。将六个待测点清理干净,将静态水准仪的测量块放置于R1,R6点,记录读数(X1 1,X6 1),保持R1点不动,另一个测量块放置于R2,R3并记录数据(X1 12,X2 1)(X1 13,X3 1);将测量块放置于R4,R3测量记录X4 2,X3 2,保持R4点不动,另一个测量块放置于R5,R6并记录(X4 25,X5 2)(X4 26,X6 2)。通过以上测量数据可以计算R1,R3,R4,R6点的不平整度:HΦ=( X1 1+X6 1)- (X4 2+X3 2)
  X1 1,X6 1, X4 2,X3 2是测量块在R1,R6,R4,R3时的测量读数。不平整度不能超0.2mm。
  以此类推可以测量R1,R2,R4,R5的不平整度HΦ=X1 12-X2 1=(X1 13-X3 1)/2≤0.2mm
  HΦ=X4 25-X5 2=(X4 26-X6 2)/2≤0.2mm。
  以上如果一個结果超标,可以通过顶丝来调整,反复调节以使最终结果。
  当发动机底板水平度合格后,使用塞尺测量球形垫块和设备底板之间的间隙,通过加工垫块,然后把紧地脚螺栓,固定发动机组。然后根据发动机定位发电机。安装弹性轴到发动机联轴节上,然后安装摩擦离合器到发电机联轴节上。通过千斤顶前后左右移动发电机至目测摩擦离合器与弹性轴齿轮基本对齐的位置。向发动机方向平移发电机至键齿配合,到此发动机与发电机基本就位,把紧连接螺栓106,124。
  2.发动机组对中
  对中的测量需要用到随设备一块到货的专用夹具,有两个弹性联轴节需要对中检查。发动机联轴节与弹性轴,发电机联轴节与弹性轴。
  对中之前需要先测量热膨胀量:3.2±0.2mm。按图中位置安装夹具B-0127,B-0128,同时安装百分表,并读数调零。对称把紧螺栓70,至所有螺栓把紧,键齿全部啮合后,将两个百分表的读数相加,结果需在3.2±0.2mm范围以内。如果不合适需要前后平移发电机至合格。
  用盘车器将两个百分表转到初始0°位置,将表调零。旋转360°观察读数,如果为零则可以继续测量,如果不为零需要重新调零,并再旋转360°检查。每隔90°记录数据,至轴向不对中量小于0.5mm/m(表的读数<0.31mm)。
  该对中方法将轴的不对中量转换成了靠背轮法兰的张口度检查,根据张口方向及大小就可以判断发动机与发电机的相对位置,根据比例关系就可以计算出调节量,继而较快的完成对中工作。特点是检查结果更直观,计算也相对简便。
  下面我就计算的过程进行说明:
  上图中,A为发动机靠背轮与弹性轴连接法兰;B为发电机靠背轮与弹性轴连接法兰;D为靠背轮的直径;L为弹性轴长度;L1为发电机前腿距离发电机靠背轮距离;L2为发电机后腿距离发电机靠背轮距离;a1,a2,a3,a4为A点百分表0°,90°,180°,270°的读数;b1,b2,b3,b4分别为B点百分表0°,90°,180°,270°的读数。
  测量对中值,0°的读数和180°的读数表示垂直方向的偏差,90°和270°的读数为水平方向的偏差。
  首先以垂直方向为例,根据百分表的读数计算发电机前后腿需要抬高还是下降的值,这样就可以根据计算结果,增加或减少相应厚度的垫铁以达到对中合格的目的。
  E1垂直=(a3/D)*(L1+L)+(b3/D)*L1
  E2垂直=(a3/D)*(L1+L2+L)+(b3/D)*(L1+L2)
  E>0表示发电机该点位置高,需要减少垫铁厚度,反之则需要增加垫铁厚度。
  继续推算:E1*D=a3(L+L1)+b3*L1------式1
   E2*D=a3(L+L1+L2)+b3(L1+L2)------式2   式2-式1得:D(E2-E1)=(a3+b3)*L2------式3
  可以看出D和L2为常量,如果E2=E1时,a3+b3=0即a3=-b3。以此得出结论当发电机前腿后腿增加或减少相同厚度的垫铁时,对百分表在180°的读数影响相同,方向相反。
  接下来计算水平方向:
  E1水平=(a4-a2)*(L1+L)/D+(b4-b2)*L1/D
  E2水平=(a4-b2)*(L1+L2+L)/D+(b4-b2)*(L1+L2)/D
  经过垂直与水平方向的垫铁调整后,再次测量对中值,如果在范围以为,则为合格。如果不合格则继续按上述方法调整,反复两次后就应该在误差范围以内了。
  初对中合格后,复测热膨胀量3.2±0.2mm是否在误差以内,然后测量N1,N2点的跳动值,以及发电机轴的水平度,合格后方可对发电机进行灌浆。
  发电机灌浆过程中应保证发电机螺栓孔内无杂物,内部干燥,按照设计使用环氧树脂基灌浆料,分层灌浆并用振捣器反复捣动至内部气泡均返出来。保证灌浆后因为发电机自重,以及紧固地脚螺栓导致发电机位置发生偏移,最终对中值超标。
  灌浆完成后进行必要的养护工作,至验收合格后,按照厂家的螺栓力矩把紧地脚螺栓,对发电机进行定位。
  接下来需要进行终对中检查。按初对中的方法安装对中夹具,百分表。复测对中值,将百分表归零,盘车一周,检查讀数是否归零。不为零需要调零后,检查对中。每隔90°记录数据,若结果在误差范围以内表示发电机灌浆效果良好,发电机没有发生较大偏移。同时需要检查热膨胀量,跳动值结果均需在误差范围以内。
  如果对中数值超标,还可以继续调整发电机。发电机厂家的设计考虑到灌浆后可能定位不准的问题,发电机灌浆后仍可以进行微量调整。见下图:
  发电机底板与设备底板之间有3mm的不锈钢铁皮,通过顶丝可以增加减少厚度来调整发电机垂直方向的活动量。水平方向通过侧面和前后的顶块可以对发电机的前后左右进行调整,活动量为标号11与发电机底板的间隙。即套管10的厚度。这样就可以对发电机进行二次调整而满足终对中与热膨胀量的误差要求。
  结束语:
  大型机组的找平对中工作要仔细认真,有条不紊。选好基准点,逐步找平。进而为对中创造条件。对中过程中百分表读数后,需要分析张口方向,避免误判而导致反复工作。另外基础的灌浆,地脚螺栓的紧固均对终对中产生影响,施工前需要安装专业介入检查,避免产生不利因素,导致对中数值超标而影响工期。气候因素对对中也会产生较大影响,尽量选择每天的同一时段进行检查,减少环境因素对对中的影响。
  参考文献:
  [1]汽轮发电机组安装指导手册YAP1-PGDF80-INFEN-IFVE-1002,Zorya,2013年3月
  [2]API686-1996 Recommended Practices for Machinery Installation and Installation Design chapter 7, 美国石油协会,1996年4月
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