摘要：巴基斯坦必凯1180MW联合循环电站9HA.01型双燃料1号燃机为世界首台，本文通过分析巴基斯坦必凯电厂9HA.01型燃机安装要求及特点，总结安装过程中发现的主要问题及解决方案，积累9HA.01型燃机安装经验，为今后同类型的燃机安装工作提供借鉴及参考。
关键词：9HA.01；燃气轮机；构成；安装
1 9HA.01型燃机特性参数及结构简介
1.1 巴基斯坦必凯项目9HA01型燃机为世界大型、高效的重型燃气轮机，具有先进的空气冷却技术,可承担基本负荷和调峰负荷，单循环净出力可达到429MW，效率超过42%，快速升负荷率每分钟65MW；燃机正常启动时间为23min，12分钟从启动到满负荷的热态快速启动能力；额定负荷下，N0x排放量为25ppmvd、CO排放量为9ppm。在联合循环工况下，9HA01燃机的效率达到62.7%，大大降低了电力成本，使得9HA燃机成为最经济有效的发电设备。总结9HA01型燃机的特点就是：功率大、启动快、效率高、尾气净。
1.2 9HA01型燃机本体结构由压气缸及透平缸组成，其中压气缸14级，透平缸4级。燃机圆周分布16个燃烧器；燃机转子与发电机转子配备中间轴。燃机采用压气机侧及透平缸侧4点支撑，底板采用可调fixator支撑，压气机侧支撑为死点支撑，透平支撑上配分别配有一个旋转轴承，底部配备中心导向键，这样有效的保证了燃机启动后热膨胀。
GE9HA01燃机模型图片
2 9HA.01型燃机安装重点工序及质量控制要求
2.1 燃机就位前固定器安装
9HA.01型燃机基础部分安装采用GE通用的固定器布置方式，根据GE燃机台板安装图燃机，选用RKⅤ型固定器，共12个，平均分布在燃机基架四角。在安装固定器时，应注意对固定器圆盘滑动面的保护。在固定器定位后，将固定器高度调整到可调范围的中间位置，并进行标记。固定器安装前进行固定器检查，确认机械传动部位无卡涩，且固定器调整部件活动自由，检查固定器机械调整机构内部填充润滑脂是否饱满，安装过程中要注意防水，做好保护措施。另外，应充分考虑机组扬度要求，以避免机组轴系最终找中时固定器的可调范围满足不了燃机中心的调整要求。燃机设备就位后调整固定器，使燃机处于水平。检查不同型号固定器可调高度尺寸对照GE厂供固定器说明书确认燃机侧固定器（RKⅤ）最大可调高度约为8.1mm。 固定器安装位置公差为±3mm，标高公差为±0.5mm。用水平调平固定器，用高精度水准仪测量固定器安装标高。燃机就位前复查固定器标高，保证燃机固定器标高一致。标高水平调整完毕后，对固定器进行一次浇灌，浇灌高度与固定器的底部平齐即可。待燃机最终定位，联轴器最终找中以及燃机滑销安装结束后，方可对固定器进行最终灌浆，灌浆高度应达到燃机底板厚度的2/3。
2.2 燃机就位
燃机就位前需要完成燃机下部管道支架、下部管道的预存及燃机下半进气室的预存。受燃机运输临时支撑的影响，就位前燃机下部管道不能凸出燃机基础的平面。注意燃机就位前不能将燃机透平及压气端支撑底座上的临时支撑梁拆除，需在燃机落差试验完毕后拆除。燃机就位选用液压提升装置，在燃机左右侧铺设钢梁轨道，起吊燃机滑动至燃机就位上方进行燃机就位。由于燃机就位后，对燃机进行移动调整非常困难，燃机就位时需要一步到位，既燃机的纵横中心线需对齐基础中心线。
2.3 燃机就位后Drop Check检查
2.3.1 燃机运输过程中是3点支撑，主要是压气端2点及透平支撑底部中间一点支撑，透平支撑底部中间采用临时垫块支撑，透平正式两支撑不受力，在燃机Drop Check试验前需要将透平支撑底部中间临时垫块拆除，临时垫块连接螺栓力矩较大，需使用力矩扳手进行拆除（约为12000psi），临时垫块拆除后，使用液压千斤顶缓慢将透平正式两支撑落在支撑座上。并用临时槽钢对支撑轴承进行限位，防止转动。
2.3.2 进行燃机Drop Check实验检查，检查燃机透平侧负荷分配情况，9HA燃机自重395T，透平侧重量约为220T,Drop Check燃机落差试验需要准备一个至少250T的自锁型液压千斤顶，液压千斤顶放在透平基础中间的凹坑内部，顶在燃机透平底部中间位置的支撑垫块上面，并架设一块百分表，监视顶起高度，要求顶起高度为2.54mm，在左右透平支撑上面架设4块百分表，观察透平支撑的顶起高度，燃机顶起2.54mm后，记录左右透平支撑上面4块百分表的读数，要求左右支撑读数的平均数相差不能大于0.38mm，如超出，需调整支撑下面的垫片，连续3次试验，至左右偏差值小于0.38mm。
2.3.3 完成Drop Check检查后，按照GE基础板安装图安装燃机支撑左右侧定位键、燃机压气端底部定位键及透平侧中心导向定位键，按照图纸要求间隙进行调整间隙符合要求。注意燃机压气端底部定位键及透平侧中心导向定位键与燃机基础预埋件先进行断焊接，待发电机与燃机转子中心最终调整完毕后，才进行满焊接。定位键配置完毕后对燃机的支撑螺栓、地脚螺栓及燃机固定器进行力矩紧固，并进行运输梁拆除。运输梁的拆除是燃机出场运输到抵达施工现场就位找正后，具备展开后续燃机本体及管道系统安装的重要标志。
2.4 燃机短轴安装及轴系找中心
2.4.1 燃机短轴分两种安装方式，可根据施工现场实际情况选择短轴安装于燃机转子联轴器侧或发电机转子联轴器侧，两种联结方式不同，燃机-发电机转子中心调整要求不同。本机组选用燃机短轴安装与燃机侧转子联轴器方式。短轴安装前测量燃机转子联轴器凹法兰与短轴凸法兰间过盈尺寸，短轴设有中心孔，用约30KG干冰冷填充短轴燃机侧中心孔，填充后使用棉被包裹静置冷却8小时，进行燃机短轴安装，并制作一个临时支架，连接时，支撑短轴的一端。加工4条临时定位销，定位销尺寸小于联轴器螺栓孔0.05～0.08mm之间为宜，加工临时4条临时螺栓及配套垫片，使用临时螺栓将联轴器紧固至两联轴器法兰结合面0.03mm塞尺不入。
2.4.2 根据GE厂家提供IM-266C-9HA.01联轴器螺栓紧固说明进行施工作业，螺栓紧固前，测量螺栓原始长度并逐一记录。按照法兰螺栓对角紧固方法，使用GE提供的专用扳手先进行联轴器螺栓初紧固，并逐一标记，初紧压力13000Psi,完成全部18条螺栓初紧之后进行最终螺栓紧固，终紧压力为25000Psi,测量螺栓长度并对照螺栓原始长度计算螺栓拉伸量，标准螺栓拉伸要求为0.51～0.58mm之间。
2.4.3轴系找中心
燃机轴系对轮中心调整工作，主要是以燃机为基准，通过整体移动发电机来调整对轮中心，移动发电机将会比较困难，且容易损坏固定器，所以需在基础上面布置临时垫铁临时支撑发电机。较以往的汽轮机安装用天车盘动转子不同，盘动燃机与发电机转子需要启动顶轴油，用液压千斤或者是倒链葫芦盘动转子，这就需要润滑油系统油循环结束并顶轴油冲洗完毕，类似机组安装时，润滑油系统的安装及油循环就需要提前策划施工，以免由于润滑油系统冲洗时间而影响燃机与发电机的轴系中心调整工作。盘动转子过程中，需要注意的是，每盘动转子一个角度，进行燃机与发电机对轮张口及圆周值测量时，需要停止顶轴油泵，并静置2分钟左右，再进行测量，以消除由于顶轴高度的不同而对燃机与发电机对轮中心产生的偏差。
燃机与发电机联轴器设计为刚性连接，联轴器螺栓孔不需要现场铰孔，配重完毕的螺栓可直接安装，GE9HA01型机组对轮中心设计值有两种要求，分别是中间轴安装在燃机上和中间轴安装在发电机上，两种设计方式设计的中心张口及错位要求数值不一样，本项目采用中间轴安装在燃机转子上，此中方式的对轮中心下张口设计要求为0.152±0.025mm，圆周要求发电机转子高2.083±0.05mm。燃机与发电机中心调整完毕后，进行燃机与发电机的基础二次浇灌，浇灌达到强度后，进行对轮连接工作，需要注意的是对轮连接前需要对发电机转子的绝缘进行测量，并记录绝缘值。紧固方式和安装中间轴一致。
2.5 燃烧室系统安装
2.5.1 F级燃气轮机燃烧室主要由燃料喷嘴装配盖板组件、燃料喷嘴外缸、火焰筒、过渡段、倒流衬套、前缸、联焰组件等组成。GE 9HA.01型燃气轮机燃烧室部分组成较为简单，主要有喷嘴组件、火焰筒、衬套、导流衬套等部件组成，且各组件均可以单独拆卸。过渡段与燃烧筒一体化设计。
需要注意本机组现场施工部分仅为衬套、火焰筒、喷嘴组件安装，按照内前至外的安装顺序施工。燃烧室系统安装前需进行细致的燃烧室内部检查，且安装过程需详细记录安装部件的出厂部件号，以便于日后检修使用。主要检查导流衬套部位出厂时安装是否完整，固定锁紧部件是否齐全。在安装燃料喷嘴组件的过程中应注意对设备的保护，在打开燃烧室临时盖板时，应防止异物进入。
2.5.2在完成燃烧室系统内部检查后进行衬套安装，衬套安装前需对设备部件号，出厂编号做详细记录。测量衬套与导流衬套联结处金属膨胀锁环内径，并记录，制作尺寸与锁环卡槽内径相同金属顶杆，胀开锁环，并用Φ4麻生绑扎，防止金属顶杆脱落，使用厂供专用吊装工具吊装衬套，根据GE图纸要求力矩紧固衬套固定螺栓。安装过程需注意安装顺序及对应设备编号位置。 使用厂供安装工具安装火焰筒，安装过程注意保护火焰筒不被磕碰，以免损伤表面耐高温涂层，安装过程需注意安装顺序及对应设备编号位置。 按照安装顺序逐一进行联络管安装。
2.5.2燃烧器喷嘴组件安装前需再次进行燃烧室内部检查，使用内窥镜检查施工期间是否有工器具坠入燃烧室内，安装前进行燃烧器喷嘴组件出厂编号、部件序号记录，全部检查、记录完成后进行喷嘴组件安装。安装喷嘴安装用导向销，分别置于燃烧室法兰口三等分点，并将喷嘴组件平面密封垫片置于燃烧室法兰口处，按照安装顺序及对应编号吊装喷嘴组件。 按照GE 燃烧器螺栓紧固顺序及力矩要求，使用GE厂供液压扳手进行螺栓紧固，该液压板手可同时接两个液压板手头，进行法兰面螺栓对角紧固。
2.6 燃气轮机进、排气系统安装
2.6.1 燃气轮机进气系统安装
2.6.1.1在燃机短轴联轴器安装前应安装进气增压室下半部分，在吊装进气室部件前，应熟悉进气室的外形、重量、重心图；有关吊具、吊索、起吊的要求应严格按规定实施；在吊装就位时严防吊物变形；壳体临时支撑在安装结束后方可拆除。在膨胀节安装前，燃机应定位好，进气室部分安装、调整、固定完毕；法兰连接时应检查橡胶垫片是否老化，进气系统安装结束后，应确保各结合面防水和密封，可使用Sikaflex-221单组份聚氨酯粘结剂/密封胶，加强密封性。空气进气系统在安装过程中应特别注意进气通道的清洁，同时还要注意进气通道内各零部件不应松动，滤芯安装时要严密，不能留有间隙。 需要注意的是9HA01型燃机进气部分大件较多，最重部分的消音器33T，两级消音器分别由6个消音器组合而成，本项目进气部分采用250T履带吊车配合进行吊装。
2.6.2 排气系统安装
2.6.2.1 排气扩散段安装时，将燃机透平端法兰及排气扩散段法兰清理后检查，法兰结合面应无损伤。预先将#2瓦润滑油管道置于排气扩散段内部，安装排气扩散段，连接时注意法兰螺栓的连接顺序及紧固力矩值，同时检查法兰结合面应无间法兰螺栓紧固后，进行密封焊接。特别需要注意相关密封焊接要求，如GE图100T7255排气扩散段安装图中显示，排气扩散段与燃机相连法兰处，有冷却通风孔，该部位正下方60度位置，冷却通风孔位置不允许进行密封焊接。
2.6.2.2 注意上半未组合前不能切除黄色临时拉杆，以免产生变形。扩压段的软连接未按照图纸要求尺寸进行整定，扩压段组合完毕后，需要拆除软连接的临时限位杆，向排气方向移动扩压段拉伸膨胀节至图纸要求尺寸。扩散段组合完毕后，需要对法兰面进行焊接密封，并保温。另需注意事项为在排气扩压段安装完成且保温结束及联轴器对中完成后应及时调整排气扩散段弹簧支撑系统，使支撑系统的负荷值在规定的范围内，并且使支撑杆垂直于基础顶面。
2.7 燃机本体管道安装
燃机本体管道主要是燃机天然气管道、燃油管道、冷却密封管道、抽气管道、疏水管道、水洗管道等，管道的供货形式为成品供货，但是预留了现场下料焊接位置，需现场焊接部分在图纸上面均标注*号。燃机本体管道安装需要重点注意的还是内部清洁度的控制。9HA01燃机本体管道安装完毕后需要进行分段压力试验、爆破吹扫及严密性试验。管道的压力试验不能带膨胀节、阀门。吹扫完毕需要使用内窥镜对管道内部进行逐一检查。由于9HA01燃机本体管道系统较F级、E级较为复杂，尤其是冷却密封管道系统，燃机本体管道打压、吹扫、严密性试验过程中难免需要对管道进行反复的拆装，做临时的措施，需要在安装开始时就和GE现场TA确认分段打压、吹扫、严密性的界线及方案，策划到位，并提前准备一部分法兰螺栓及垫片。这样可以有效减少后期反复的拆装工作。
3 总结：
巴基斯坦必凯项目简单循环1号机组安装调试总计耗时17个月，创造了燃机安装的新记录。通过前面的阐述，9HA01型燃机安装的主要工序及工艺要求和以往的F级燃机还是有一定的相同之处。需要控制的要点总结为：⑴、燃机就位安装（包括基础的准备、固定器的安装）；⑵、燃机轴系的中心调整；⑶、燃机进排气系统安装；⑷、燃机燃烧室安装；（5）、燃机本体管道安装；（6）、燃机润系统的安装。以上6点在燃机安装过程中需要重点控制，相关进气内部及燃机本体管道，润系统管道内部清洁度检查为控制的重中之重。在质量检验计划策划中建议全部划为四级，并将与燃机本体连接的管道全部作为隐蔽工程来验收、把关。以上阐述为今后9HA01型燃机的安装调试提供经验和借鉴，供广大同行借鉴。
4 参考文献：
GE厂家图纸燃机基础板安装图103T1021、固定器说明书（355A8842）、IM-266C-9HA.01联轴器螺栓紧固说明、燃机燃烧器安装图115T0771 105T8371 113T3133、106T7954_torque sequence燃烧器螺栓紧固说明、9HA.01-Bhikki Tools 燃烧器安装工具说明、燃机排气扩散段安装图100T7255
论文作者:周珺
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/30
标签：固定器论文; 螺栓论文; 联轴器论文; 转子论文; 法兰论文; 管道论文; 紧固论文; 《电力设备》2018年第1期论文;