（中机国能电力工程有限公司 上海市普陀区 200333）
摘要：文章对日本三菱公司生产的M251S型燃气轮发电机组的工艺流程、性能参数作了简要介绍，对该机组安装程序及方法，特别对安装过程中的技术难点和关键环节的控制措施进行了详细阐述说明
关键词：燃气轮机发电机组；安装；技术要点；措施
高炉煤气联合循环发电装置（CCPP），以钢铁厂冶炼过程中产生的副产品高炉煤气为主要燃料，充分实现资源的高效利用、洁净环保，同时又利用燃气轮机发电装置较高的发电效率获得大量的电能，为钢铁厂的可持续发展提供了坚实的基础。
我公司在青岛特钢热力发电厂安装的日本三菱公司生产的M251S型燃气轮发电机组，采用1×29MW CCPP燃机+1×75/10.5t/h燃机余热锅炉+1×BN50补汽凝汽式汽轮发电机组布置。以下就结合在本工程中的安装实践，分析该机组安装程序及方法，特别对安装过程中的技术难点和关键环节控制措施进行总结。
一、设备及工艺流程概况
燃气轮机为M251S型重型烧高炉煤气的燃气轮机，轴向排汽，室外布置，初温1150℃，输出功率29300KW，燃气轮机由三菱重工和杭州汽轮机股份有限公司联合制造。燃气轮机轴系上布置有“五大件”即燃气轮机、主齿轮箱、煤气压缩机、发电机、起动装置（集装有励磁机、副齿轮箱等），附属装置包括1台湿式静电煤气除尘器，1台煤气冷却器，1台空气过滤器，CO2灭火系统。值班燃料采用焦炉煤气，配置了焦炉煤气净化系统，焦炉煤气压缩机采用活塞式压缩机。发电机由山东济南发电设备厂制造。
流程如下：低热值高炉煤气经过脱水、除尘后进入煤气压缩机升压后进入燃烧室，与经过压气机升压后进入燃烧室的空气混合燃烧，产生的高温高压燃气进入燃气轮机膨胀做功，通过齿轮系统，将机械能转换为电能输出。燃气轮机排出的废热烟气进入余热锅炉，余热锅炉产生高温高压蒸汽，利用蒸汽轮机发电，经过余热锅炉废气排入大气，最终完成联合循环发电。
燃机主要燃用高炉煤气，点火及启动过程燃用焦炉煤气，调整高炉煤气热值时补入部分焦炉煤气或氮气。燃气轮机燃烧及冷却所需的空气经空气过滤器、进气消音器及进气管进入空气压缩机，压缩后的空气进入燃烧室，在燃烧室中以一定的过剩系数与高炉煤气进行燃烧。
二、M251S燃机机组主要安装流程
燃机机组的安装主要包括燃机本体五大件安装和外围附属装置及管道系统的安装。其中燃机本体五大件的安装是主线和关键。主要安装流程如下：
1、基础验收及设备清点检查；
2、燃机五大件（即燃气轮机、主齿轮箱、煤气压缩机、发电机、起动装置）吊装就位，定位、找正、初找轴系中心；
3、煤气冷却器和EP湿式静电除尘器安装。此二套设备现场组装工作量大，周期长。提前完成设备安装，为后序管道系统安装创造条件。
4、燃气轮机排汽部分安装。
5、燃机罩壳（侧壁和大半罩顶）、润滑油冷却器和TCA冷却器就位安装。
6、空气过滤器及其通道安装。
7、管道安装，主要包括1燃机本体周围管道；2 燃机本体至煤气冷气器管道；3煤气压缩机至EP管道。
三、安装关键环节工艺控制
1、基础预埋件安装及基础验收
在设备安装前的土建施工阶段，燃机地脚螺栓的预埋是非常重要工作，也是施工难点。地脚螺栓等预埋件定位尺寸、标高等安装精度要求高，布置完成在浇筑混凝土前应仔细核对确认无误。
基础验收重点验收设备基础标高、纵横中心线尺寸偏差、预留孔深度及铅垂度、预埋件平整度等检验项目。预埋螺栓水平位置允许偏差±2mm，对角线偏差±4mm，螺栓顶面标高偏差0-5mm内。
2、大件设备吊装就位
大件设备吊装就位标志着安装工作的全面展开，也是安装中安装风险最大的重要环节，安全管理必须到位。燃机五大件中重量最大的是燃气轮机本体，重约90t，外形尺寸9450*4150*5050。现场采用KH700-2型150吨履带吊装，作业半径7m，主臂长21m，起重量104.9t，满足起吊要求。其它件依次用150吨履带吊直接吊装就位。
3、齿轮箱安装
齿轮箱是燃机机组定位找正的基准。齿轮箱就位初步找正后，用钢丝拉出机组纵向、横向中心线，首先检查齿轮箱水平标高达到设计值，水平偏差在0.05mm/m 内，齿轮箱纵横向中心线与基础纵横中心线重合，偏差不得超过0.25mm/m，标高偏差在1mm内。检查底座与垫铁的接合面应严密，用0.05塞尺检查应不入，0.5KG手锤在每组垫铁任一个角上敲击应无松动。
4、机组轴系找中心
本工程M251S型燃气轮机组采用纵向布置，其中煤气压缩机和发电机通过主齿轮箱与燃气轮机连接（具体布置方式见附图）。轴系找中以主齿轮箱为基准，向两侧开始找中心。由于各部位工作温度不同以及齿轮箱轴的偏移，冷态找正应按厂家要求预留偏差补偿值。
轴系找正前清洗各联轴器，用千分表测量径向跳动不超过0.03mm，用内径千分尺测量各相邻联轴器之间的间隙。按如下顺序依次找中心：主齿轮—燃气轮机；主齿轮—发电机，主齿轮—煤压机，发电机—扭矩变换器，扭矩变换器—启动电机。
在找中心时需要按照厂家图纸要求制作专用找中工具，制作的专用工具应有足够的强度，安装应牢固、可靠，使用专用工具配合百分表进行联轴器找中心时，表架应稳固、可靠，确保每一次测量的准确性。
特别要注意的是，在三表法找联轴器中心时，都是只盘动主齿轮箱的手动盘车装置，其它设备不动。为消除找正偏差，必须在0度位置（零度位置就是联轴器在机加工时刚开始的地方）找正一遍后和其它设备盘动180度再找一遍，两个位置值的平均值才是实测值。联轴器找中心完成后按照图纸要求利用扭矩扳手连接螺栓使其达到一定力矩。
M251S型燃气轮机整体布置图如下：
上图中：1 主齿轮箱；2 发电机；③ 燃气轮机；
④ 煤气压缩机；⑤ 启动装置；
5、管道的安装、试压及吹扫
本机组主要管道有润滑油、控制油、高炉煤气、值班焦炉煤气、冷却空气、密封氮气、冷却水、仪表气等系统。
1）管道安装前检查管材外观质量，应无重皮、裂纹、严重腐蚀和破损。管道安装前必须将内部清理干净，不得有泥土、砂粒、焊渣、铁锈等杂物。阀门检查应活动灵活，密封严密可靠。
2）所有管路安装应先安装支吊架、托架，后装管道。支吊架、托架不应妨碍保温和系统膨胀。管道与设备不得强制对口，对接焊口均要开坡口，并留有对口间隙，应符合规范要求。
3）焊接采用全氩焊和氩弧焊打底电弧焊盖面工艺，油管道焊接除此之外，还应采用反面充氩焊接工艺，保证管内不产生氧化皮，减少油循环时间。高炉煤气管道直径大，现场手工电弧焊双面焊接，焊缝作百分之百煤油渗透试验，还应做5%的无损检测试验。
4）管道压力试验，将管道和设备用盲板隔断，试验压力为工作压力1.5倍，水压试验应缓慢升压，等达到试验压力后，稳压10分钟，再将试验压力降至设计压力保持30分钟，以压力不降、无渗漏为合格。气压试验时，应缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50%时，如未发现异常或泄漏，继续按试验压力的10%逐渐升压，每级稳压3分钟，直至试验压力。稳压10分钟，再降压至设计压力，停压时间应根据查漏工作需要确定，以肥皂液检查不渗漏为合格。
5）管道吹扫，气体管道用压缩空气吹扫，水管道用水冲洗，高炉煤气管道采用人工清理，油管道采用压力油循环冲洗。空气吹扫当目测排气无烟尘时，在排气口设置巾白布的木制靶板检验，5分钟内靶板上无铁锈、尘土、水分及杂物为合格。
燃机冷却空气管道吹扫在燃机高盘时进行，吹扫分三段进行，第一段到空气冷却器前，第二段至空气过滤器前，第三段至燃机缸体处。在管口处安装150目滤网，吹扫至网上干净无杂物为合格。
6、润滑油系统冲洗
润滑油系统冲洗分第一阶段冲洗、第二阶段冲洗。
润滑油一次冲洗不经过设备，将管道系统中所有节流孔板、滤网全部拆除并做好标识存放，设备进、回油管在设备接口处短接，将系统正式滤网更换成150目的临时滤网。鉴定第一阶段冲洗是否合格，采用润滑油箱回油滤网上的杂质来分析，检测时杂物需彻底烘干。鉴定需要连续三次达到标准，杂质小于1.0g/8h且无大于0.25mm的硬杂质。
润滑油第一阶段冲洗合格，倒出油箱内油，彻底清理油箱内部清洁。用干燥清洁空气吹扫第一次未冲洗到区域，拆卸所有旁通管、盲板，恢复到可操作位置，安装节流孔板，节流孔板回装时需要注意孔板方向，不得装反。恢复后在每个轴承上安装150目滤网。鉴定第二阶段冲洗是否合格，仍需要连续三次达到标准，要求杂质小于0.167g/8h且无大于0.25mm的硬杂质。第二阶段冲洗合格，管道全部恢复，拆卸所有轴承滤网，清洗润滑油过滤器200目滤网，将润滑油箱回油滤网由150目变为60目，安装超速跳闸油过滤器。
7、控制油系统冲洗
控制油系统冲洗分初步冲洗（GT燃料气控制线）、第二次冲洗（GT超速阀和GC叶片伺服阀）、和最终冲洗（GT控制油线）。初步冲洗、第二次冲洗，拆掉伺服阀的节流阀和过滤元件，然后在每个励磁块上安装冲洗板进行冲洗。最终冲洗，系统恢复到正常操作状态。初步冲洗和第二次冲洗的鉴定工作应在每一次冲洗阶段持续48h后进行。如果鉴定不满足标准，下一次取样应在8h后再进行。冲洗停止前，鉴定需要连续二次达标，最终冲洗鉴定应在伺服阀动作超过10次后进行。初步和第二次冲洗油样污染物微粒数量应满足NAS七级标准，最终冲洗油样污染物微粒数量应满足NAS五级标准。
控制油系统冲洗压力达到11MPa，因此在冲洗前应特别检查确认系统各个接口、法兰装配质量，防止发生漏油事故。
8、湿式电除尘器的安装
电除尘器安装是燃机附属设备中的重点，现场焊接的工作量很大，所以焊接工艺控制成为整套除尘器施工的重点。焊缝必须全部检查，防止出现焊接缺陷。对除尘器供水管道内部清洁度要求较高，在管道施工完成后需要对管道进行冲洗，管道冲洗完成后才可以安装里面的喷头。安装喷头时必须全部检查喷头淋水口是否有堵塞的现象，否则就会出现淋水不畅造成除尘效果降低。除尘器安装完毕后，需要对除尘器进行淋水实验，逐个检查喷头的喷淋效果。
9、空气过滤器的安装
空气过滤器作为燃机的进气系统，系统内部清洁度需重点控制。
过滤器内部的三级滤芯安装前须妥善保存，须有良好的防尘防潮措施。壳体的保管要有防止设备弯曲的措施，如果发生弯曲变形，安装时就会出现设备接缝处密封不严，导致过滤器内部进水及灰尘，影响过滤效果。在安装过程中设备之间的密封条必须安装防止遗漏，密封条安装完毕后在接缝处的外侧涂上一层密封胶。
四、结束语
我公司在青岛特钢热力发电厂安装的M251S型燃气轮发电机组，已顺利并网发电，设备运行良好。上述在工程实践中积累总结的燃机机组安装技术难点和关键环节控制措施的应用，发挥了良好的作用，收到了显著的效果。
参考文献：
[1]青岛特钢热力发电厂M251S燃气轮机组厂家随机资料
[2]工业燃气轮机安装施工及验收规范
[3]陈爱坤.CCPP燃气轮机发电机组安装调试..燃气轮机技术，2008.09
论文作者:杨永德,高少辉
论文发表刊物:《河南电力》2018年22期
论文发表时间:2019/6/21
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