CN113622458A - 一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法，其施工步骤包括：浇筑前基础验收、计算承载力并制作旋转顶丝、砼终凝前期布置螺旋顶丝、标高调整、设备就位、按扬度进行设备调平找正、二次灌浆、复查中心并连接靠背轮。本发明节约了施工成本，缩短了施工周期，保证了施工质量；采用预制顶丝替代垫铁进行汽机找平找正，省去了研磨基础、研磨垫铁与台板、消除垫铁结合面间隙的工作；利用二次灌浆料对顶丝进行固定，用灌浆料来弥补垫铁结合面易存在间隙的缺陷，大大降低了因台板存在间隙、支撑不牢而引起的设备振动缺陷，为机组长期稳定运行奠定了坚实可靠的基础。

Description

一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法

技术领域：

本发明涉及各类大型高精密机械设备基础找平找正施工方法，特别涉及一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法。

背景技术：

随着我国经济建设的高速发展，集装化建设施工是便捷施工、保证质量、缩短工期的研究方向，其主要意义在于：设备在制造厂进行组装以模块形式发货到施工现场，现场将多个模块进行组合后投入运行；充分利用制造厂专业技术集中的优势，将模块实现流水线式固定标准化工艺；我公司为提高汽轮机模块安装效率，在汽轮机模块安装中，采用小型螺旋千斤顶（顶丝）替代垫铁安装的施工工艺，从而节约了时间、人力、物力。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：采用预制顶丝替代垫铁进行汽机找平找正，省去了研磨基础、研磨垫铁与台板、消除垫铁结合面间隙的工作，从而节约了时间、人力、物力的投入。

本发明为解决的技术问题所采取的技术方案是：

一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法，其特征在于，包括以步骤：

A、施工准备：

①、根据施工要求，复核基础模板纵横中心、标高、螺栓孔相对位置及套管铅锤度、预留孔位置尺寸的数值，检查限位支撑确认牢固、浇筑标高限位布置均匀且安装合理；

②、使用顶丝承载时，依据基础设计荷载力、设备质量计算出需用垫铁、顶丝承载总面积，然后按均等面积制作若干螺旋顶丝；

B、具体操作步骤：

a、螺旋顶丝的布置：

①、设备基础浇筑初期时，在砼终凝前1-2小时内把预制的螺旋顶丝或垫铁水平预制在对应设备承载的基础表面位置，并通过施压或轻微敲击找平，确保顶丝底座与基础表面接触贴实均匀；结合顶丝结构，表面安装水平的允许偏差为1/1000；

②、待基础强度≥设计强度的75%时，进行基础验收，复核基础标高、中心线、地脚螺栓孔、台板位置检查；

③、制作二次灌浆内挡板，内挡板高度应不低于台板厚度的1/2，材质为钢板；

b、标高的调整：

①、采用行车起吊就位时，首先使用水准仪逐个调整螺旋顶丝顶部标高至设计值，其中：偏差<2mm，然后将汽机模块连同台板、地脚螺栓吊起平稳放在基础顶丝上；

②、采用移动汽车吊就位时，在底部预制枕木，且枕木高于顶丝，设备下放时，首先落放在基础预置的枕木上，避免设备就位时压倒或损坏螺旋顶丝；然后利用顶丝或千斤顶顶起设备，抽出枕木，最后设备平稳降落在螺旋顶丝上；

③、汽机中心标高应高出发电机中心标高1-2mm，以便于在发电机定子、轴承座下部加装检修垫片；

④、对负荷较大的承载位置，在布置顶丝时预埋平垫铁，采用接触面较大的斜垫铁组进行复核分配，垫铁与垫铁及台板之间的间隙≤0.05，且接触面积大于75%；

c、设备的调平与找正：

①、采用线坠法初步找正设备轴系的中心线，轴径扬度做为监测面为“0”时，吊开轴瓦上盖，将测量设备置于轴径上；

②、加装4-6套液压千斤顶辅助顶起汽缸模块儿，分别旋动螺旋顶丝，使监测面及汽缸水平扬度一致且达到设计标准；撤出临时液压千斤顶，初紧地脚螺栓并监视转子、汽缸各点扬度，调整各顶丝负荷分配，使之达到产品出厂设计标准；

③、采用百分表或专用找中心卡具进行汽轮机、变速箱、发电机轴系中心校正；

④、转子断面平均分为八份，分别测量以下各值应符合要求：测量轴径晃动≤0.02mm，对轮及推力盘瓢偏≤0.03mm，对轮外圆晃动≤0.03mm；

d、二次灌浆施工：

①、确保基础与台板结合面吹扫干净、无油污；二次灌浆高度为台板厚度的1/2，且不影响地脚螺丝紧固；

②、以汽轮机本体为基准，复测汽轮发电机组轴系中心，确定中心偏差在设计范围内时，点焊固定螺旋顶丝，最后采用灌浆料进行二次灌浆；

e、复查中心并连接靠背轮：

①、二次灌浆强度达到要求后，复紧地脚螺栓、检查轴系中心偏差在设计范围内；

②、以汽机“K”值为0位，检查确定推力盘靠紧工作面，参考发电机磁力中心预偏值，调整对轮垫片厚度，进行对轮连接，并做同心度检查；

③、预留轴承标高预调量时，应在对轮中心找正完成且对轮连接螺栓安装完毕后，通过调整轴瓦底部垫片获得。

所述顶丝底座面积的计算公式为：

，其中：A表示顶丝底座最小面积mm²；C表示为安全系数，宜取1.5-3；Q1表示为设备的质量加在垫铁上的载荷N；Q2表示为地脚螺栓拧紧所分布在垫铁上的压力N；n表示为垫铁/顶丝座数量；R表示为基础混凝土设计强度；πd²/4表示为地脚螺栓断面积mm²；σ表示为地脚螺栓材料许用拉应力MPa；n’表示为地脚螺栓数量。

所述二次灌浆前应对灌浆料进行试块儿检测，确认灌浆料达到设计性能；二次灌浆料采用流淌性较好的CGM型，采用溜槽从设备中间或单侧进行流淌式浇灌灌浆料，避免四角同时浇筑影响排气，必要时可以采用助推器推动灌浆料流淌；灌浆模板与模板接。

本发明的积极有益效果是：

经济效益：以一台12MW汽轮机组模块式台板就位采用顶丝法安装达到二次灌浆条件所需用调整垫铁或顶丝投入的经济效益分析，从材料加工、人工成本、工期、运行质量四个方面为例，来进行效益比较，对比如下：

①、采用终凝前预置顶丝法；材料费用：按70组顶丝定制价格约为2800元；人工费用：10个×600元/工＝6000元；工期：两天；运行指标：优；费用合计（元）：8800元；

②、采用终凝前预置垫铁法；材料费用：按42组垫铁定制价格约为3900元；人工费用：30个×600元/工＝18000元；工期：六天；运行指标：优；费用合计（元）：21900元；

②、采用垫铁法进行安装，且垫片未采用终凝预置法；材料费用：按42组垫铁定制价格约为3900元；人工费用：38个×600元/工＝22800元；工期：八天；运行指标：优；费用合计（元）：26700；

我们对①-③中的三种安装方法进行对比可知，采用终凝预置顶丝法施工，直接成本可节约成本21900-8800=13100元，且施工工期提前4-6天。

安全效益：

本发明采用预制顶丝替代垫铁进行汽机找平找正，且顶丝与设备底板接触面积相对较小，对设备底板做简单除锈处理即能保证两者结合面贴实无间隙，同时也解决了在设备底板深处或夹缝处垫铁难于布置与调整的困难；其中：顶丝利用二次灌浆料固定，由于灌浆料具有流动性好、微膨胀、无收缩、承载力大的特点，用灌浆料来弥补垫铁结合面易存在间隙的缺陷，大大降低了因台板存在间隙、支撑不牢而引起的设备振动缺陷，为机组长期稳定运行奠定了坚实可靠的基础，且缩短了施工周期。

具体实施方式：

下面对本发明作进一步的解释和说明：

实施例：一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法，包括以下步骤：

A、施工准备：

①、根据施工要求，复核基础模板纵横中心、标高、螺栓孔相对位置及套管铅锤度、预留孔位置尺寸的数值，检查限位支撑确认牢固、浇筑标高限位布置均匀且安装合理；

②、使用顶丝承载时，依据基础设计荷载力、设备质量计算出需用垫铁、顶丝承载总面积，然后按均等面积制作若干螺旋顶丝；

B、具体操作步骤：

a、螺旋顶丝的布置：

①、设备基础浇筑初期时，在砼终凝前1-2小时内把预制的螺旋顶丝或垫铁水平预制在对应设备承载的基础表面位置，并通过施压或轻微敲击找平，确保顶丝底座与基础表面接触贴实均匀；结合顶丝结构，表面安装水平的允许偏差为1/1000；

②、待基础强度≥设计强度的75%时，进行基础验收，复核基础标高、中心线、地脚螺栓孔、台板位置检查；

③、在不影响汽缸或管道膨胀位移及设备就位的条件下制作二次灌浆内挡板，内挡板高度应不低于台板厚度的1/2，挡板不做拆除处理时，材质为钢板；

b、标高的调整：

①、采用行车起吊就位时，首先使用水准仪逐个调整螺旋顶丝顶部标高至设计值，其中：偏差<2mm，然后将汽机模块连同台板、地脚螺栓吊起平稳放在基础顶丝上；

②、采用移动汽车吊就位时，在底部预制枕木，且枕木高于顶丝，设备下放时，首先落放在基础预置的枕木上，避免设备就位时压倒或损坏螺旋顶丝；然后利用顶丝或千斤顶顶起设备，抽出枕木，最后设备平稳降落在螺旋顶丝上；

③、汽机中心标高应高出发电机中心标高1-2mm，以便于在发电机定子、轴承座下部加装检修垫片；

④、对负荷较大的承载位置，可以随着布置顶丝时预埋平垫铁，采用接触面较大的斜垫铁组进行复核分配，但必须保证垫铁与垫铁及台板之间的间隙≤0.05，且接触面积大于75%；机组运输限位装置应在汽轮机找中心前拆除；

c、设备的调平与找正：

①、采用线坠法或平行法初步找正设备轴系中心线，当说明书要求轴径扬度做为监测面为“0”时，吊开轴瓦上盖，将测量设备置于轴径上（或将测量设备固定有特殊扬度要求的表面上）；

②、加装4-6套液压千斤顶辅助顶起汽缸模块儿，分别旋动螺旋顶丝，使监测面及汽缸水平扬度一致且达到设计标准；撤出临时液压千斤顶，初紧地脚螺栓并监视转子、汽缸各点扬度，调整各顶丝负荷分配，使之达到产品出厂设计标准；

③、采用百分表或专用找中心卡具进行汽轮机、变速箱、发电机轴系中心校正，齿轮箱与发电机应已安装可调标高垫片；

④、均分转子断面8等份，分别测量以下各值应符合要求：测量轴径晃动≤0.02mm，对轮及推力盘瓢偏≤0.03mm，对轮外圆晃动≤0.03mm；对于刚性连接对轮要考虑相邻对轮瓢偏凸凹互补调整；结合锅炉及燃料特性，计算机组平均负荷，依据机组轴系膨胀系数整定磁力中心；

d、二次灌浆施工：

①、确保基础与台板结合面吹扫干净、无油污；二次灌浆高度为台板厚度的1/2，且不影响地脚螺丝紧固；

②、以汽轮机本体为基准，复测汽轮发电机组轴系中心，确定中心偏差在设计范围内时，点焊固定螺旋顶丝，最后采用灌浆料进行二次灌浆；

e、复查中心并连接靠背轮：

①、二次灌浆强度达到要求后，复紧地脚螺栓、检查轴系中心偏差在设计范围内；

②、以汽轮机“K”值为0位，检查确定推力盘靠紧工作面，参考发电机磁力中心预偏值，调整对轮垫片厚度，进行对轮连接，并做同心度检查；

③、预留轴承标高预调量时，应在对轮中心找正完成且对轮连接螺栓安装完毕后，通过调整轴瓦底部垫片获得；地脚螺栓按设计要求力矩紧固；刚性连接对轮同心度偏差≤0.03mm；膜片式联轴器预留间隙应符合设计要求。

顶丝底座面积的计算公式为：

，A表示顶丝底座最小面积mm²；C表示为安全系数，宜取1.5-3；Q1表示为设备的质量加在垫铁上的载荷N；Q2表示为地脚螺栓拧紧所分布在垫铁上的压力N；n表示为垫铁/顶丝座数量；R表示为基础混凝土设计强度；πd²/4表示为地脚螺栓断面积mm²；σ表示为地脚螺栓材料许用拉应力MPa；n’表示为地脚螺栓数量；顶丝顶部接触面应为圆形，丝杆与顶部直径应在材料屈服强度设计范围内；顶丝调整高度依据基础标高及设备运转中心标高制定；顶丝最小调整行程按±5mm设定；顶丝宜采用梯形螺纹，顶丝最大行程时螺纹旋入长度应小于1.2倍螺纹直径。

在二次灌浆前应对灌浆料进行试块儿检测，确认灌浆料达到设计性能；二次灌浆料采用流淌性较好的CGM型，采用溜槽从设备中间或单侧进行流淌式浇灌灌浆料，避免四角同时浇筑影响排气，必要时可以采用助推器推动灌浆料流淌；灌浆模板与模板接。

上述描述中，因本顶丝属于预置型一次性设备，故丝杆、丝母（顶丝座）均采用45#钢锻造件，为便于扳手操作，顶丝杆与锁母可设计成六角型、勾扳孔型；

上述描述中，为控制顶丝与台板接触面贴实，应根据设备质量+地脚螺栓的紧力结合顶丝材料的机械强度，选用较低承载系数，用以减小顶丝与台板的接触面积，从而更有利实现两者接触面贴实无间隙的目的；

上述描述中，顶丝底座在砼终凝期前、混凝土表面强度较低时利用铲平、振压等方式将顶丝底座布置在混凝土表面，采用水平尺找平，水平的允许偏差为1/1000，以此来确保顶丝底座与基础表面水平、贴实结合、接触面积≥90%；

上述描述中，为保证设备中心质量，在二次灌浆前应对轴系中心进行架表监测，灌浆后（混凝土强度未达到要求前）禁止对设备或地脚螺栓进行调整，二次灌浆应连续进行，不能间断，尽可能缩短灌浆时间。

上述描述中，螺旋顶丝布置原则为：地脚螺栓两侧、底座主要受力位置、设备底座或承载接缝处。

工作原理：

汽轮机或设备基础浇筑初期，在砼终凝前1-2小时内把预制的螺旋顶丝水平预制在对应设备承载的基础表面位置，必要时可通过施压或轻微敲击找平，确保顶丝底座与基础砼表面接触贴实均匀；待基础强度>设计强度的75%时，通过调整螺旋顶丝高度初步找平设备底板平面标高，然后进行设备就位，再利用螺旋顶丝调节台板高度及设备扬度，最终采用灌浆料填充台板与基础之间的间隙，以达到二次灌浆的目的；由于灌浆料具有流动性好、微膨胀、无收缩、承载力大的特点，采用顶丝而减少垫铁使用面积，利用灌浆料来弥补垫铁结合面易存在间隙的缺陷，大大降低了因台板存在间隙、支撑不牢而引起的设备振动缺陷。

本发明采用预制顶丝替代垫铁进行汽机找平找正，省去了研磨基础、研磨垫铁与台板、消除垫铁结合面间隙的工作，从而节约了时间、人力、物力；提高了安装效率，保证了安装质量。

Claims (3)

1.一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、施工准备：

①、根据施工要求，复核基础模板纵横中心、标高、螺栓孔相对位置及套管铅锤度、预留孔位置尺寸的数值，检查限位支撑确认牢固、浇筑标高限位布置均匀且安装合理；

②、使用顶丝承载时，依据基础设计荷载力、设备质量计算出需用垫铁、顶丝承载总面积，然后按均等面积制作若干螺旋顶丝；

B、具体操作步骤：

a、螺旋顶丝的布置：

①、设备基础浇筑初期时，在砼终凝前1-2小时内把预制的螺旋顶丝或垫铁水平预制在对应设备承载的基础表面位置，并通过施压或轻微敲击找平，确保顶丝底座与基础表面接触贴实均匀；结合顶丝结构，表面安装水平的允许偏差为1/1000；

②、待基础强度≥设计强度的75%时，进行基础验收，复核基础标高、中心线、地脚螺栓孔、台板位置检查；

③、制作二次灌浆内挡板，内挡板高度应不低于台板厚度的1/2，材质为钢板；

b、标高的调整：

①、采用行车起吊就位时，首先使用水准仪逐个调整螺旋顶丝顶部标高至设计值，其中：偏差<2mm，然后将汽机模块连同台板、地脚螺栓吊起平稳放在基础顶丝上；

②、采用移动汽车吊就位时，在底部预制枕木，且枕木高于顶丝，设备下放时，首先落放在基础预置的枕木上，避免设备就位时压倒或损坏螺旋顶丝；然后利用顶丝或千斤顶顶起设备，抽出枕木，最后设备平稳降落在螺旋顶丝上；

③、汽机中心标高应高出发电机中心标高1-2mm，以便于在发电机定子、轴承座下部加装检修垫片；

④、对负荷较大的承载位置，在布置顶丝时预埋平垫铁，采用接触面较大的斜垫铁组进行复核分配，垫铁与垫铁及台板之间的间隙≤0.05，且接触面积大于75%；

c、设备的调平与找正：

①、采用线坠法初步找正设备轴系的中心线，轴径扬度做为监测面为“0”时，吊开轴瓦上盖，将测量设备置于轴径上；

②、加装4-6套液压千斤顶辅助顶起汽缸模块儿，分别旋动螺旋顶丝，使监测面及汽缸水平扬度一致且达到设计标准；撤出临时液压千斤顶，初紧地脚螺栓并监视转子、汽缸各点扬度，调整各顶丝负荷分配，使之达到产品出厂设计标准；

③、采用百分表或专用找中心卡具进行汽轮机、变速箱、发电机轴系中心校正；

④、转子断面平均分为八份，分别测量以下各值应符合要求：测量轴径晃动≤0.02mm，对轮及推力盘瓢偏≤0.03mm，对轮外圆晃动≤0.03mm；

d、二次灌浆施工：

①、确保基础与台板结合面吹扫干净、无油污；二次灌浆高度为台板厚度的1/2，且不影响地脚螺丝紧固；

②、以汽轮机本体为基准，复测汽轮发电机组轴系中心，确定中心偏差在设计范围内时，点焊固定螺旋顶丝，最后采用灌浆料进行二次灌浆；

e、复查中心并连接靠背轮：

①、二次灌浆强度达到要求后，复紧地脚螺栓、检查轴系中心偏差在设计范围内；

②、以汽机“K”值为0位，检查确定推力盘靠紧工作面，参考发电机磁力中心预偏值，调整对轮垫片厚度，进行对轮连接，并做同心度检查；

③、预留轴承标高预调量时，应在对轮中心找正完成且对轮连接螺栓安装完毕后，通过调整轴瓦底部垫片获得。

2.根据权利要求1所述的一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法，其特征在于：所述顶丝底座面积的计算公式为：

，其中：A表示顶丝底座最小面积mm²；C表示为安全系数，宜取1.5-3；Q1表示为设备的质量加在垫铁上的载荷N；Q2表示为地脚螺栓拧紧所分布在垫铁上的压力N；n表示为垫铁/顶丝座数量；R表示为基础混凝土设计强度；πd²/4表示为地脚螺栓断面积mm²；σ表示为地脚螺栓材料许用拉应力MPa；n’表示为地脚螺栓数量。

3.根据权利要求1所述的一种利用顶丝进行高转速汽轮机模块式安装的施工方法，其特征在于：所述二次灌浆前应对灌浆料进行试块儿检测，确认灌浆料达到设计性能；二次灌浆料采用流淌性较好的CGM型，采用溜槽从设备中间或单侧进行流淌式浇灌灌浆料，避免四角同时浇筑影响排气，必要时可以采用助推器推动灌浆料流淌；灌浆模板与模板接。