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摘要:随着社会的不断进步,一方面对电力的需求日益增多,发电厂的建设规模越来越大,另一方面国家对电厂的环保要求日渐严格,污染量大的常规电厂市场越来越小,因此再生和清洁能源发电的发展规模日趋壮大,其中燃气机发电厂是国家近几年来重点发展的电厂项目。本文就燃气轮机安装的一些重要过程及方法进行介绍,总结了燃气轮机设备安装过程中的若干关键技术,强调了安装过程中的注意事项。
关键词:燃气轮机 安装 关键技术
一 前言
燃气轮机是以高温高速流动的燃气体作为工质带动发电机转子高速转动切割磁场产生电能,从而将燃气燃烧的热能转化为有用功的内燃式动力机械,是一种先进而复杂的成套动力机械装备,是典型的高新技术密集产品。由于燃气轮机的特点,给安装工作也带来极大的难度,安装工作的好坏对燃气轮机的正常运行有着极为重要的作用,研究燃气轮机安装的关键技术,有助于加強燃气轮机安装水平,确保燃气轮机的正常运行。目前我国燃气轮机发电技术处于技术引进阶段,国内常规燃气轮机组引进的公司产品一般都有上海汽轮机厂引进的西门子公司、东方汽轮机厂引进的三菱公司、哈尔滨汽轮机厂引进的通用电气公司。本人接触的是东方汽轮机厂引进三菱公司的F3和F4级型燃气机,本文将结合以上两种机型对燃气轮机现场安装关键技术进行说明。
二 转子对轮联结
东方汽轮机厂引进的三菱公司燃气轮机是一个整体设备,现场需安装的本体重要工作就是燃机与高压转子或与发电机转子的联轴器连接。如珠海市高栏港中海油天然气发电厂一期工程的燃机轮机是“一拖一”形式,也就燃机直接与发电机连接,而像莆田市秀屿港中海燃气发电厂一期工程是“二拖一”形式,即是燃机与汽轮机连接,汽轮机与发电机连接,虽然是两种形式,但是联轴器连接技术要求都一样,区别在于每台机的制造差异。
(1) 燃机发电机灌浆前的转子找中。转子找中开始前将百分表的表架架设在燃机侧联轴器上,表针在发电机侧联轴器上,水平方向左右各一个百分表,垂直方向一个百分表,并准备好内径千分尺测量轴向间隙。燃机转子通常都比发电机转子高些,这是由于燃机在制造厂内组装时涂在轴承上用于现场转子转动的润滑油油膜导致。一般将圆周分成四点进行测量。数据要求为---圆周:上下燃机转子高0.64~0.84mm、左右方向-0.1~+0.1mm;端面:垂直方向-0.03~+0.17mm、水平方向-0.1~+0.1mm,测量数据要求在以上数据范围内。盘动燃机转子时一定要注意方向,避免反转,盘动的次数也最好与厂家协商,盘发电机转子时,在发电机转子与轴瓦转动结合处洒上润滑油防止磨损和减少摩擦力,而轴瓦则要用临时压块压住防止盘动转子时带动轴瓦翻转,对轮要预留出调整垫片的轴向间隙位置。如果测量数据不符合时,则要通过调整发电机台板的调整垫片来找中,直到数据符合为止。
(2) 燃机发电机灌浆后的转子找中。灌浆2到3天后对燃机发电机的中心进行最终确认。中心的核对方法与灌浆前中心调整方法一致,并做好验收记录,一般情况下无需调整。
(3) 转子对轮联结。1)确认对轮的端面清洁干净无缺陷,翘面或其他问题,装配标记要求一致。2)架表将发电机抬高,消除由于润滑油膜引起的高低差,注意左右偏差。3)确认各联轴器螺栓、螺母及转子配重符合要求后将联轴器螺栓装在正确的位置,不能强行打入。4)在螺栓螺母螺纹处涂上抗咬合剂。5)螺栓紧固时要控制敲打的力度,使用千分尺测量螺栓的伸长量,或用力矩扳手控制力矩;紧固螺母时应采取对角线逐个均匀紧固。6)紧固到一定程度时,测量对轮的径向跳动,最好联合监理业主跟厂家验收。
三 进气系统的安装
进气系统是燃气轮机机组的重要设备,东方汽轮机厂引进的三菱燃气机组F4级的进气系统由进气室、导流板、水泥进气道、消音器、水平道、过滤房等组成,而设备安装重点是过滤房设备安装,关键技术就是安装的工序和安装后清洁度保证。
(1)安装准备。检查并按照图纸完成进气系统的基础划线工作和土建基础验收工作,清理过滤房基础面及螺栓表面并涂抹防锈剂,准备相应规格的垫板、彩条布、防雨布等。
(2)进气室和导流板安装。进气室分上下半两部分,下半最好在燃机就位前安装,以免增加吊装工作量。两部分的临时运输支架在吊装前割除并将焊点打磨干净油上油漆,减少对燃机本体的污染,如果在吊装后再割除,需将燃机压气机头部用彩条布盖好,防止飞溅物和铁屑进入压气机叶片,造成启动后损伤。进气室安装清理后将用彩条布将过滤网盖住隔开工作区,进行导流板安装。导流板安装出清理外主要是焊接焊缝的处理,焊渣、药皮等杂质需去掉,焊瘤需打磨平整并涂上防锈漆。
(3) 水泥进气道和消音器安装。水泥进气道是混凝土结构表面涂上特殊的油漆,一般归属到土建专业,需要注意的是油漆前的混凝土面打磨处理这道工序需在设备安装前处理,如果安排再设备安装后或同时进行的话,混凝土灰尘对设备影响很大,清洁起来也困难。消音器安装注意安装后的成品保护,底板与消音器地方是杂物堆积和不易发现地方,清理时要仔细检查。
(4)过滤房的拼装。AAF的过滤房由钢架、滤芯模块、雨棚、底板、顶板、侧板、除湿器、预过滤器、滤芯及楼梯平台等组成。过滤房钢构架在拼装过程中用垫板预调整使其符合垂直、水平要求,并用地脚螺栓固定,验收灌浆合格后拼装模块、底板、侧板、顶板。模块与顶板、侧板、底板组成一个封闭房间,设备之间的结合面采用密封焊双面焊接,在吊装和焊接过程中注意保护设备油漆。为避免塑料的除湿器和纤维的预过滤器在焊接时被火花损坏,需在焊接完成后才可以安装,而滤芯安装需在整个进气系统清洁工作完成后再才能进行。滤芯安装时使用力矩扳手按紧固力矩紧固,过紧会压坏滤芯,达不到要求会影响严密性,安装完毕后需进行透光检查。
(6)注意事项。在进行内部设备安装期间,一定要注意系统的清洁,进入后期清理工作时最好穿无纽扣的工作服,以免异物带入系统内造成隐患;全部紧固件均要采用不锈钢材料,非不锈钢材质全部需要涂厂供油漆;空气侧螺栓螺母需点焊,以免锈蚀和吹落;整个系统使用吸尘器或面粉处理细小颗粒;清理工作结束后,统一验收并封闭进气系统的全部密封门,如需进入系统检查需穿鞋套或连体服进入。 四 燃机本体管道安装
燃气机管道主要有高中低压放气管道、冷却空气管道、压缩空气、氮气管道、燃气管道、密封空气、叶片清洗管道等。检查管子的外观质量,应无重皮、裂纹、严重腐蚀和破损。所有管路安装应先装支吊架托架,后装管道,支吊架、托架不应妨碍保温和系统热膨胀。管道安装前必须采取爆破吹扫将内部清理干净,管道内不得有泥土、砂子、铁屑等杂物,清理干净未安装的管道需用封条盖起防住杂物进入。所有管道尽量减少焊口,需焊接的管道法兰需清理干净并经监理验收。阀门应解体检查,清洗干净,并密封严密,手动灵活。特殊介质的管道试验压力也可根据业主要求来定。管道安装特别注意清洁度,因为大部分管道都是进入燃机本体,如果带入铁屑等杂物将会对燃机叶片造成损伤,引起大事故,管道安装完后最后用内窥镜检查重要管道清洁度。
五 TCA高盘吹扫
TCA高盘吹扫是清洁过程的最后环节,用来确保系统内没有任何异物和残屑,从而保证燃机冷却空气的清洁,防止异物堵塞燃机叶片的冷却通道和打坏叶片。首先完成润滑油、密封油和控制油冲洗,确保油系统可以正常运行。再进行热控回路测试和连锁试验。确认转子盘车装置的联锁和试运行试验完成,试验期间无异响且轴承运行正常,完成启动装置的程控和联锁试验,进行盘车装置试运,确认机组盘车正常,确认机组SFC动态试验正常,机组可以正常高盘启动,方可进行TCA高盘吹扫。
(l)对于吹扫用空气的要求:进气系统提供的清洁的空气不能有大于0.5微米的颗粒。因此安装进气系统过程清洁度的控制对机组运行起到关键作用,源头气源质量控制达到标准那么处理后面工作就容易得多了。
(2)燃气模块中使用液压油的阀门在操作中要投入液压油,检查这些阀门在吹扫过程中是否通入了清洁的空气,并且正确的使用和操作。
(3)在吹扫之前,每一个进入燃机本体的管道系统都要经过检查来确定管道中没有存水。完整地检查系统,来确定所有的支架正确的依照图纸安装。安装吹扫阀门(如果需要)来保证吹扫过程中气流能快速到达最大的变化。吹扫阀门要按照阀体上的流量方向来安装。阀门安装后要确定阀门开关灵活,封闭牢靠。拆除下来的管道清理验收后需用封板密封防止杂物污染。
(4)为避免水滴或外界杂物在高速率下通过管道时损坏管道,支架或其他系统部件,吹扫应在低压开始,并慢慢升压。初始吹扫压力应不大于1.72bar(0.172MPa)
(5)当系统吹扫压力不大于0.172MPa时,所有的吹扫点都应该被吹到,确保它们是干净的,没有杂质或湿气。这样,吹扫阀门在系统持续升压的过程中应该保持关闭。确定所有在吹扫区域的人员撤离。
(6)可以逐渐增加吹扫的压力,每次增加0.172MPa,直至最终吹扫压力达到0.86MPa。前四个阶段的吹扫都应该监控滤网上收集到的颗粒,检查颗粒的大小和数量,达到吹扫标准后才进入下一阶段,第五阶段是在管道全部恢复完成,通过在试验片上打靶来验证,每平方英寸不超过2到3点颗粒痕迹并且直径小于0.5mm,至此吹扫结束。
六 结语
燃气轮机属于重大核心装备,其安装的好坏对发电厂的正常运行意义非凡,本文通过介绍燃气轮机转子对轮联结、进气系统的安装、燃机本体管道、TCA高盘吹扫等安装中的关键技术,旨在促进燃气轮机安装水平,为提高我国电力事业而努力。
参考文獻
[1] 何磊,刘明吴,崔耀欣,等.西门子SGT5—2000E燃气轮机的维护和检修[J].热力透平,2008,(1):63—67.
[2] 黄志慧,崔耀欣.SGT5—2000E(LC)1GCC燃气轮机结构介绍[J].热力透平,2009,(2).
关键词:燃气轮机 安装 关键技术
一 前言
燃气轮机是以高温高速流动的燃气体作为工质带动发电机转子高速转动切割磁场产生电能,从而将燃气燃烧的热能转化为有用功的内燃式动力机械,是一种先进而复杂的成套动力机械装备,是典型的高新技术密集产品。由于燃气轮机的特点,给安装工作也带来极大的难度,安装工作的好坏对燃气轮机的正常运行有着极为重要的作用,研究燃气轮机安装的关键技术,有助于加強燃气轮机安装水平,确保燃气轮机的正常运行。目前我国燃气轮机发电技术处于技术引进阶段,国内常规燃气轮机组引进的公司产品一般都有上海汽轮机厂引进的西门子公司、东方汽轮机厂引进的三菱公司、哈尔滨汽轮机厂引进的通用电气公司。本人接触的是东方汽轮机厂引进三菱公司的F3和F4级型燃气机,本文将结合以上两种机型对燃气轮机现场安装关键技术进行说明。
二 转子对轮联结
东方汽轮机厂引进的三菱公司燃气轮机是一个整体设备,现场需安装的本体重要工作就是燃机与高压转子或与发电机转子的联轴器连接。如珠海市高栏港中海油天然气发电厂一期工程的燃机轮机是“一拖一”形式,也就燃机直接与发电机连接,而像莆田市秀屿港中海燃气发电厂一期工程是“二拖一”形式,即是燃机与汽轮机连接,汽轮机与发电机连接,虽然是两种形式,但是联轴器连接技术要求都一样,区别在于每台机的制造差异。
(1) 燃机发电机灌浆前的转子找中。转子找中开始前将百分表的表架架设在燃机侧联轴器上,表针在发电机侧联轴器上,水平方向左右各一个百分表,垂直方向一个百分表,并准备好内径千分尺测量轴向间隙。燃机转子通常都比发电机转子高些,这是由于燃机在制造厂内组装时涂在轴承上用于现场转子转动的润滑油油膜导致。一般将圆周分成四点进行测量。数据要求为---圆周:上下燃机转子高0.64~0.84mm、左右方向-0.1~+0.1mm;端面:垂直方向-0.03~+0.17mm、水平方向-0.1~+0.1mm,测量数据要求在以上数据范围内。盘动燃机转子时一定要注意方向,避免反转,盘动的次数也最好与厂家协商,盘发电机转子时,在发电机转子与轴瓦转动结合处洒上润滑油防止磨损和减少摩擦力,而轴瓦则要用临时压块压住防止盘动转子时带动轴瓦翻转,对轮要预留出调整垫片的轴向间隙位置。如果测量数据不符合时,则要通过调整发电机台板的调整垫片来找中,直到数据符合为止。
(2) 燃机发电机灌浆后的转子找中。灌浆2到3天后对燃机发电机的中心进行最终确认。中心的核对方法与灌浆前中心调整方法一致,并做好验收记录,一般情况下无需调整。
(3) 转子对轮联结。1)确认对轮的端面清洁干净无缺陷,翘面或其他问题,装配标记要求一致。2)架表将发电机抬高,消除由于润滑油膜引起的高低差,注意左右偏差。3)确认各联轴器螺栓、螺母及转子配重符合要求后将联轴器螺栓装在正确的位置,不能强行打入。4)在螺栓螺母螺纹处涂上抗咬合剂。5)螺栓紧固时要控制敲打的力度,使用千分尺测量螺栓的伸长量,或用力矩扳手控制力矩;紧固螺母时应采取对角线逐个均匀紧固。6)紧固到一定程度时,测量对轮的径向跳动,最好联合监理业主跟厂家验收。
三 进气系统的安装
进气系统是燃气轮机机组的重要设备,东方汽轮机厂引进的三菱燃气机组F4级的进气系统由进气室、导流板、水泥进气道、消音器、水平道、过滤房等组成,而设备安装重点是过滤房设备安装,关键技术就是安装的工序和安装后清洁度保证。
(1)安装准备。检查并按照图纸完成进气系统的基础划线工作和土建基础验收工作,清理过滤房基础面及螺栓表面并涂抹防锈剂,准备相应规格的垫板、彩条布、防雨布等。
(2)进气室和导流板安装。进气室分上下半两部分,下半最好在燃机就位前安装,以免增加吊装工作量。两部分的临时运输支架在吊装前割除并将焊点打磨干净油上油漆,减少对燃机本体的污染,如果在吊装后再割除,需将燃机压气机头部用彩条布盖好,防止飞溅物和铁屑进入压气机叶片,造成启动后损伤。进气室安装清理后将用彩条布将过滤网盖住隔开工作区,进行导流板安装。导流板安装出清理外主要是焊接焊缝的处理,焊渣、药皮等杂质需去掉,焊瘤需打磨平整并涂上防锈漆。
(3) 水泥进气道和消音器安装。水泥进气道是混凝土结构表面涂上特殊的油漆,一般归属到土建专业,需要注意的是油漆前的混凝土面打磨处理这道工序需在设备安装前处理,如果安排再设备安装后或同时进行的话,混凝土灰尘对设备影响很大,清洁起来也困难。消音器安装注意安装后的成品保护,底板与消音器地方是杂物堆积和不易发现地方,清理时要仔细检查。
(4)过滤房的拼装。AAF的过滤房由钢架、滤芯模块、雨棚、底板、顶板、侧板、除湿器、预过滤器、滤芯及楼梯平台等组成。过滤房钢构架在拼装过程中用垫板预调整使其符合垂直、水平要求,并用地脚螺栓固定,验收灌浆合格后拼装模块、底板、侧板、顶板。模块与顶板、侧板、底板组成一个封闭房间,设备之间的结合面采用密封焊双面焊接,在吊装和焊接过程中注意保护设备油漆。为避免塑料的除湿器和纤维的预过滤器在焊接时被火花损坏,需在焊接完成后才可以安装,而滤芯安装需在整个进气系统清洁工作完成后再才能进行。滤芯安装时使用力矩扳手按紧固力矩紧固,过紧会压坏滤芯,达不到要求会影响严密性,安装完毕后需进行透光检查。
(6)注意事项。在进行内部设备安装期间,一定要注意系统的清洁,进入后期清理工作时最好穿无纽扣的工作服,以免异物带入系统内造成隐患;全部紧固件均要采用不锈钢材料,非不锈钢材质全部需要涂厂供油漆;空气侧螺栓螺母需点焊,以免锈蚀和吹落;整个系统使用吸尘器或面粉处理细小颗粒;清理工作结束后,统一验收并封闭进气系统的全部密封门,如需进入系统检查需穿鞋套或连体服进入。 四 燃机本体管道安装
燃气机管道主要有高中低压放气管道、冷却空气管道、压缩空气、氮气管道、燃气管道、密封空气、叶片清洗管道等。检查管子的外观质量,应无重皮、裂纹、严重腐蚀和破损。所有管路安装应先装支吊架托架,后装管道,支吊架、托架不应妨碍保温和系统热膨胀。管道安装前必须采取爆破吹扫将内部清理干净,管道内不得有泥土、砂子、铁屑等杂物,清理干净未安装的管道需用封条盖起防住杂物进入。所有管道尽量减少焊口,需焊接的管道法兰需清理干净并经监理验收。阀门应解体检查,清洗干净,并密封严密,手动灵活。特殊介质的管道试验压力也可根据业主要求来定。管道安装特别注意清洁度,因为大部分管道都是进入燃机本体,如果带入铁屑等杂物将会对燃机叶片造成损伤,引起大事故,管道安装完后最后用内窥镜检查重要管道清洁度。
五 TCA高盘吹扫
TCA高盘吹扫是清洁过程的最后环节,用来确保系统内没有任何异物和残屑,从而保证燃机冷却空气的清洁,防止异物堵塞燃机叶片的冷却通道和打坏叶片。首先完成润滑油、密封油和控制油冲洗,确保油系统可以正常运行。再进行热控回路测试和连锁试验。确认转子盘车装置的联锁和试运行试验完成,试验期间无异响且轴承运行正常,完成启动装置的程控和联锁试验,进行盘车装置试运,确认机组盘车正常,确认机组SFC动态试验正常,机组可以正常高盘启动,方可进行TCA高盘吹扫。
(l)对于吹扫用空气的要求:进气系统提供的清洁的空气不能有大于0.5微米的颗粒。因此安装进气系统过程清洁度的控制对机组运行起到关键作用,源头气源质量控制达到标准那么处理后面工作就容易得多了。
(2)燃气模块中使用液压油的阀门在操作中要投入液压油,检查这些阀门在吹扫过程中是否通入了清洁的空气,并且正确的使用和操作。
(3)在吹扫之前,每一个进入燃机本体的管道系统都要经过检查来确定管道中没有存水。完整地检查系统,来确定所有的支架正确的依照图纸安装。安装吹扫阀门(如果需要)来保证吹扫过程中气流能快速到达最大的变化。吹扫阀门要按照阀体上的流量方向来安装。阀门安装后要确定阀门开关灵活,封闭牢靠。拆除下来的管道清理验收后需用封板密封防止杂物污染。
(4)为避免水滴或外界杂物在高速率下通过管道时损坏管道,支架或其他系统部件,吹扫应在低压开始,并慢慢升压。初始吹扫压力应不大于1.72bar(0.172MPa)
(5)当系统吹扫压力不大于0.172MPa时,所有的吹扫点都应该被吹到,确保它们是干净的,没有杂质或湿气。这样,吹扫阀门在系统持续升压的过程中应该保持关闭。确定所有在吹扫区域的人员撤离。
(6)可以逐渐增加吹扫的压力,每次增加0.172MPa,直至最终吹扫压力达到0.86MPa。前四个阶段的吹扫都应该监控滤网上收集到的颗粒,检查颗粒的大小和数量,达到吹扫标准后才进入下一阶段,第五阶段是在管道全部恢复完成,通过在试验片上打靶来验证,每平方英寸不超过2到3点颗粒痕迹并且直径小于0.5mm,至此吹扫结束。
六 结语
燃气轮机属于重大核心装备,其安装的好坏对发电厂的正常运行意义非凡,本文通过介绍燃气轮机转子对轮联结、进气系统的安装、燃机本体管道、TCA高盘吹扫等安装中的关键技术,旨在促进燃气轮机安装水平,为提高我国电力事业而努力。
参考文獻
[1] 何磊,刘明吴,崔耀欣,等.西门子SGT5—2000E燃气轮机的维护和检修[J].热力透平,2008,(1):63—67.
[2] 黄志慧,崔耀欣.SGT5—2000E(LC)1GCC燃气轮机结构介绍[J].热力透平,2009,(2).