漕泾热电联供9FA型燃气轮机发电机组安装难点及改进措施

1  项目概述

漕泾热电联供电厂项目采用2套328.4MW 的燃机联合循环机组。每套燃气-蒸汽循环机组是由一台“F”级燃气轮发电机组和一台双压无再热的余热锅炉和一台双抽凝汽式汽轮机组成“1 拖1”的双轴燃气-蒸汽联合循环机组。燃机采用GE 的包括所有必要的辅机在内的燃机机组，燃机型号为PG9351FA。燃料系统为使用天然气和轻油的双燃料系统，两种燃料可在运行中相互切换，并保证机组均能起动、带负荷运行和停机。燃气发电机型号为324-LU，单机额定容量为263.3MW，转子、定子铁芯为多路径向氢表面冷却，端面结构也为氢表面冷却，定子线圈绕组采用水冷却方式。

本次科技创新攻关项目选取国内首台 9FA 燃机安装工艺和控制为突破口，通过新工艺和新材料的应用，来探索和积累9FA燃机安装资料，并通过对第1台燃机安装工艺的控制和尝试，在第2台燃机安装工艺上进行优化和改进，取得了很好的效果。作为对9FA燃机安装程序的关键点控制和攻关，选取机组轴系轴承的振动控制、燃机就位找正、发电机就位找正、燃机与发电机轴向相对位置的确定、燃机落差试验、燃机燃烧器喷嘴现场安装、靠背轮中心最终找正及联接、滑销系统安装、机组膨胀控制、发电机氢系统的防漏、燃机润滑油系统和燃气系统清洁

度保证等来保证燃机投用后的性能指标及降低机组故障率。

2 9FA  燃机机组安装难点、工艺控制及改进优化

2.1  燃机、发电机底板及固定器安装

2.1.1  安装难点及新工艺材料应用

9F 型燃机机组在基础安装上，采用可调节的基础固定调节器代替了以前机组基础常用的斜垫铁，这是一项施工的新型技术。虽然这大大简化了施工的工艺程序，但由于其新颖性和施工工艺要求高，给施工带来一定的难度，如对安装工艺控制、基础水平度、标高控制、灌浆工艺及机组安装后的调平控制。

2.1.2  改进措施及控制工艺

（1）对施工中的两种工艺（普通斜垫铁和基础固定调节器）进行比较分析如下：

（ 2 ）控制表面平整度在≤0.05mm/m 及地脚螺栓的垂直度为2mm/m。通过设定最高支撑区域来设置底板和固定器，各设备固定器相对顶面的误差≤0.05mm，每个固定器斜面接触1/2，通过控制这些参数来提高设备就位的找正水平。

（3）将固定调节器的位置先向下调整到最低位后再向上调整到最高位，清洗流出的润滑油，在安放到位后到灌浆前，须将固定调节器清理干净，以保证固定调节器陶瓷外表面没有润滑油附着，以免影响灌浆的强度和今后机组高速运行时的振动。

（4）燃机和发电机安装后的调整要进行着色试验，以确定接触面和受力的均衡性。二次灌浆时采用870C（或SIKA）自找平灌浆料，灌浆水平效果好；用压缩空气吹扫灌浆口，按要求对底板和固定器进行一次浇灌，灌浆时在固定器周围设置密封的护板，以防止流体灌浆料的渗漏。由于地脚螺栓套筒割除后仍要求有调整的余量，所以螺栓套筒也要做好保护工作，使其在二次灌浆时仍可以浇灌。当灌浆高度低于固定器调整螺母10mm 时，固定器灌浆就基本结束。浇灌后要及时按要求进行充分养护，养护结束后复测中心和标高。

（5）为方便设备就位和轴线找中心，最好将定位的纵横中心线以等距离放引到厂平地面，并在基础上方便观察处做好记号。

（6）在机组就位后用0.05mm的塞尺确认所有调整垫片的接触面积均已达到要求后，调节固定器可调螺栓将固定调节器螺栓的力矩紧固至250Nm，重新复查燃机机组中心线与基础中心线的对正情况。

2.2  燃机及发电机超大件吊装及找正控制

2.2.1  施工难点及创新方案

对于大部分的燃机机组主机的就位（如GE的6B、9E 及9F），超大件吊装方案的选取非常重要，通常在以往9E、6B室外布置机组，施工常采用250t履带吊或平拖吊装就位，而对于9FA燃机，其难点在于室内布置和超大超重件的就位。为此，对几个起重方案进行对比分析，创新设计并采用了400t门吊施工方案。而另一个燃机就位的难点在于就位找正控制上，这直接影响到本体管路及机组轴系中心的控制。

2.2.2  改进措施及控制

（1）吊装工艺的选取采用自主研制的400t 门吊进行燃机（净重288t）及发电机定子（净重220t）吊装施工。在主厂房外侧安装大型拖道，拖道上安装400t级门架，并配备4 套100t液压提升装置作为起吊的动力，采用垂直提升、水平拖运的方法进行大件的吊装就位。此方法取得很好的安全可靠性和经济性。

图1 为400t液压门吊发电机定子吊装就位。图2为400t液压门吊燃机本体吊装就位图。

         

（2）就位找正改进措施及着色试验。清理燃机底板表面、固定器表面，将预先配好的各球面调整垫片放到相应的固定器上并涂上红丹粉，然后依次安放基础台板和薄台板。在燃机基础和设备的四个角安放四只200t液压千斤顶，将燃机缓慢地放到基础上，并使燃机前后两端的机组中心线标记与燃机基础纵横、中心线对正，使燃机就位在薄台板上。对燃机底座作燃机与固定器垫片的显色检查，以确定燃机负荷均匀地分配在基础固定器上，通过增减薄垫片的厚度加以调整并做好相应记录，调整涂有红丹粉的垫片，直至燃机与固定器垫片表面接触密实。用锥子检查调整垫片是否均已压实，如果垫片移动，说明此处垫片不足，再抬起框架，加垫片直至确认各个接触点均压密，并用0.05mm 塞尺片塞不进去。在确认所有调整垫片的接触面积均已达到要求后，拆除临时支撑，用200t千斤顶将透平顶起，用锤子将运输销取出。重新复查燃机机组中心线与燃机基础中心线的对正情况。

（3）燃机发电机穿转子控制。利用400t 门架和50t 履带吊穿转子，注意对门架与履带吊切换时的控制和转子滑垫块过渡时的平衡度控制，避免转子与定子相碰撞。

2.3  燃机落差试验措施

2.3.1  落差试验工艺难点及控制

在燃机就位找正并安装排气扩散器后需对燃机做落差试验，其难点在于落差试验支点位置偏高和燃机中心位置控制问题，而GE 安装程序只提供简单的试验方式，具体方案只能根据现场条件进行设计。图3 和图4 为燃机落差试验装置和监视情况。

2.3.2  改进措施及工艺

（1）将燃机轴向定位螺栓拆除，将燃机两侧支腿上的螺栓松掉，将燃机排气罩弹簧支架的销子松掉；两侧架上百分表；在法兰下侧用150t千斤顶将燃机后向支架的两条腿支撑起来（要用钢球在底部支撑）；将千斤顶抬升至0.50mm，查看两侧的百分表读数误差控制在0.38之内。

（2）再将千斤顶抬升1mm，再查看读数；若读数误差在范围之内，则可放下千斤顶；若误差超过误差范围则调整两侧的薄垫片。测量其厚度，再重复落差试验的整个过程。

（3）9FA燃机落差试验从工艺上不同9E燃机，通过现场工具配置来完成落差试验；通过落差试验来保证支腿负荷的均衡，在运输销移除后，准备200t的液压千斤顶和支架，在燃机后部预留点处放置钢球以保证受力的均衡；试验完后在底部配置定位销，而不须在两侧绞孔配置定位销（要求滑销与销槽尺寸的误差＜0.03mm＝图2。

         

2.4  靠背轮安装与螺栓拉紧工艺

2.4.1  施工难点和新施工工艺

清理负荷靠背轮法兰面和燃机联轴器法兰面，并测量两者的公差配合情况（通常为负盈余）。现场如何控制燃机侧和发电机侧现场安装过程中的盈余控制是施工中一个待解决的难题。现场通过用电加热工艺替代 GE 推荐的干冰冷却工艺，用油温控制发电机侧的膨胀，并取得了非常好的效果。另外在气动液压拉紧工艺过程中，对螺栓拉伸长度偏差的控制也进行了工艺改进。

2.4.2  靠背轮安装过盈电加热校正及油温控制技术

（1）靠背轮过盈处理工艺。由于现场干冰处理靠背轮比较困难，经过咨询现场GE TA后采用了现场热处理设施加热燃机侧凹面靠背轮，确保凹面靠背轮与凸面靠背轮配合的过盈量；控制温度在220℃左右（不能太高，否则对附近的热控装置有影响），效果比较好；发电机侧靠背轮安装采用润滑油温控制技术，通过控制油温来调整发电机转子的膨胀差量。与干冰冷却技术相比它具有温度控制方便、外界环境影响小、经济方便，具有该领域的创新应用特点。

2.4.3  气动液压螺栓拉紧工艺及偏差控制

采用新型气动液压螺栓拉伸装置，先9000 PSI初紧，记录初拉伸长度，再180000 PSI 终紧，比较分析每只螺栓的拉伸长度，如不够，则所有螺栓再紧拉一遍，但要防止过紧（螺栓拉伸长度范围的0.017″~0.019″）。考虑通过监测螺栓拉伸量控制紧固力矩并消除螺栓拉伸长度的偏差，调整拉伸压力且确保拉伸量在范围内。图5、图6 为燃机负荷短轴安装和靠背轮螺栓拉紧工艺图。

         

2.5  燃机与发电机轴系找中心的控制

2.5.1  施工难点和工艺程序控制

对发电机本体进行粗找正：在发电机定子机座就位，穿转子工作结束后，移动转子，使转子处于FGX位置。（燃机端靠背轮端面到发电机1号轴瓦中心线距离（此数据轴GE图纸上提供），转子轴向冷态总预偏移量保证在任何情况下，发电机所有轴向间隙都留有足够的裕度，转子热态磁力中心与定子保持一致）。调整并测量燃机2 号轴瓦与发电机1号，轴瓦轴向距离，直到符合设计要求。燃机、发电机相对标高通过发电机固定器上的垫片加以调整，轴向距离通过用顶杆移动发电机来完成。

燃机轴系最终中心找正的测量调整方法和注意事项：使用百分表进行靠背轮找中心时，表架应装牢，避免碰动，以保证测量的正确性。靠背轮盘动一周返回到原来的位置后，圆周方向的百分表读数应能回到原来的数值。每次投入慢速盘车盘动转子后测量时，二半靠背轮的测点位置应对准不变，盘动的角度也应一致。外圆每次测量应在两个靠背轮各自沿相同方向旋转90°后进行，外圆错位应记录0 ~180°四点处百分表读数。最后取四点读数平均值，作为上下左右圆周偏差的记录。同样，平面张口测量，每次都在互成180°半径相等的2个对应点用内径百分表进行测量，记录0~180°四点处张口值，将各位置二次读数的平均值作为靠背轮平面偏差的记录。根据测量记录的数据，首先调整燃机本体底座框架前后端左右移动来保证外圆符合设计要求，其次通过调整燃机固定器上的垫片厚度（注意每次增减调整垫片后要作详细记录，并检查垫片确保密实无松动）来保证张口符合GE公司图纸（363A3883）的要求。

2.5.2  控制关键数值及新工艺应用

（1）燃机机组的最终找中主要为发电机与燃机靠背轮间找中心，在做好垫片检查、燃机排气道及进气道安装、ON-BASE/OFF-BASE管道、油冲洗后进油等安装之后进行。

（2）燃机与发电机最终找中数值参考图7。由于9FA燃机采用LCI静态启动方式，故盘车短轴与发电机的找正方式及数值类似于燃机与发电机的找正。

（3）燃机机组最终找正还取决于燃机和发电机的抬轴试验的准确性，通过调整旁路的控制阀来顶轴油顶起燃机及发电机。在调试过程中要注意其同时性和抬升间隙的监控。

         

图7  燃机和发电机最终找中

2.6  燃机润滑油冲洗清洁度控制

2.6.1  润滑油冲洗工艺控制及难点

燃气轮机管道安装的关键是润滑油管道的施工。其安装的质量和进度的好坏，直接影响到燃气轮机能否成功发电。难点是控制管道施工的清洁度。具体有效的工艺控制为：安装前必须进行防锈防腐处理，采用氩弧焊打底，提高焊接质量，管道安装期间密封保管，在燃机滑油循环之前，所有轴承进出口加装滤网，油循环之后，拆掉所有滤网。在进行油系统冲洗时采用内部热态冷态交替、外部振荡冲洗方式进行油循环冲洗，以确保较好地完成油系统的冲洗工作。

2.6.2  改进措施及新工艺应用

（1）润滑油冲洗工艺优化。在漕泾项目润滑油管路施工和冲洗期间，采用全氩焊接工艺、油箱底部加磁棒、外部振荡（用木锤轻敲）、增加一路油箱内部逆向循环工艺来提高润滑油管道的清洁度和流量倍率（用单筒PALL 滤油机）等工艺对润滑油冲洗程序进行优化，达到12天完成润滑油三阶段冲洗，并达到NS 4 级的油样化验结果。

（2）注意：2号轴承引出的二根振动测点和一根轴温测点导管（GE设置在回油管内部），在恢复时特别注意接头的密封，以免进油渗漏而很难进行密封消缺，因此可调整其安装程序在油冲洗前施工。

（3）IGV、燃油控制阀的液压油管及发电机密封油管在第2 阶段考虑冲洗，优化三阶段的各系统的冲洗顺序，以提高冲洗效率和工期。

2.7 9FA  燃机燃烧喷嘴（18 只）安装工艺控制

2.7.1  燃烧喷嘴安装难点和控制

安装前拆除临时封板和清理表面，放置好密封面，用过渡段将燃烧器火焰筒连接到透平喷嘴上。过渡段与燃烧室火焰筒连接的一端，其中心与燃烧室的中心线的偏差≤1.5mm。安装过渡段时不得使其一端呈悬臂状态。在燃烧器喷嘴就位后对联焰管进行对口，找正后紧固喷嘴及联焰管法兰螺栓，所有紧固螺钉、螺母必须涂防咬合剂，拧紧后须防松。将燃料管路（燃气及燃油）和火焰探测及火花塞线路连接到燃烧室对应的接口上，每个燃烧室的火焰筒与其联焰管间应留有热膨胀间隙。

2.7.2  改进措施及新工艺应用

9FA  燃机18 只燃烧喷嘴由于运输超宽而在现场安装，安装宜在运输大梁现场加工配置法兰面后进行。先配置好每个燃烧器的DLN测点导管并引出固定，从底部往上安装，每个燃烧器喷嘴安装完后应在燃油/天然气/注水/雾化空气/吹扫空气等管路吹扫后再连接，并紧固自锁螺母，所有燃烧器上的螺母须在初次点火后停机消缺时重新紧固一遍。

3 9FA  燃机机组工艺优化及改进方向

漕泾项目1 号9FA燃机在6 月8日首次点火，15日并网发电，8月18日联合循环机组完成168h考核并投入商业运行，比计划提前3 个月，为上海的迎峰度夏作出了贡献。经过对漕泾1号9FA燃机机组安装和调试后，及时总结了经验教训，在2号燃机机组上也作了许多工艺优化和新材料应用考核。由于工艺的改进和程序的合理安排，降低了施工成本，质量和进度均比1号燃机好。这里在对GE 现场安装程序进行消化和改进后，对上述控制关键点和工艺优化的范围，提出了一些施工工艺优化及改进方向。

（1）发电机端罩安装工艺优化

（2）天然气管道吹扫程序优化

（3）发电机氢密封试验（65PSI）

（4）IGV的校验措施优化

（5）滑销系统配置及机组膨胀控制

（6）LCI/MARKVI接线工艺控制

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