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浅谈大型烟气轮机—轴流式压缩机组安装工艺及安装基准设备选择的分析

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李占九

[导读] 摘要：本文以陕鼓总成的AV90-13型大型烟气轮机—轴流式压缩机组为例，阐述了这种机壳与转子独立支撑的大型轴流式风机的安装方法。

        中石化宁波工程有限公司浙江省宁波市 315000
        摘要：本文以陕鼓总成的AV90-13型大型烟气轮机—轴流式压缩机组为例，阐述了这种机壳与转子独立支撑的大型轴流式风机的安装方法。本文充分考虑机组轴系较长支撑点较远，底座容易变形、机壳挠度大等特点，在安装过程大胆创新：采用底座提前灌浆施工技术，使底座与基础提早形成刚性整体，避免了机组找正和安装过程中的变形；通过调整中间支撑和预扣上盖的方法、模拟风机最终状态，消除挠度影响，达到机壳与转子的精准对中；通过安装基准设备的比较，最终选择轴流压缩机为机组安装基准设备，使找正更加便捷，质量更易保证；在轴流压缩机找平过程中采用“六点找正、多点评估”的技术，使风机水平度达到更高要求，独创“秤杆吊装法”，使烟机轴承盖安装更加简便。
        关键词：压缩机组；基准设备；水平度；扬度
        一、概述
        轴流风机是催化裂化装置的核心设备，为整个催化裂化装置输送工艺气体，并贯穿于整个工艺系统，是催化裂化装置中的“ 心脏”，也是决定整个催化裂化装置正常稳定运行的关键。正确安装、操作和精心维护是催化裂化机组能够可靠、稳定、高效、长期运行不可缺少的条件。
        该机组是西安陕鼓动力股份有限公司总成的AV90-13型烟气轮机—轴流压缩机组，机组平面布置图情况如图1：

        图1 烟气轮机—轴流式压缩机组平面布置示意图
                 本机组主要设备的技术数据

        二、烟气轮机—轴流式压缩机组安装基准设备选择的分析
        安装烟气轮机—-轴流式压缩机组，基准设备的选择一般有两种，一种是以变速箱为安装基准设备，另一种则以压缩机为安装基准设备。通常情况下，对于这种压缩机的转子和定子分别独立支撑结构的AV90-13或以上的大型机组，选用压缩机作为安装基准设备。下面通过这两种基准设备选择的对比，分析选用压缩机作为安装基准设备对整套机组安装的影响。
        1.分析设备的重量和结构
                       表1 机组各主要设备参数表

        轴流式压缩机转子长度最长为6.5米，约占机组轴系总长度的2/5；变速箱转子长度为2.1米，约占机组轴系总长度的1/10；从转子长度比较轴流压缩机在整个轴系中占得比例最大，变速箱最小。所以在水平度调整中，相同的水平度偏差，变速箱对轴系水平度影响较大，轴流压缩机则影响较小，所以选择轴流压缩机为基准设备对机组安装来说质量更容易控制；可是整个压缩机组安装水平度更高。
        从设备重量分析，轴流式压缩机为142.5吨，在机组设备中最重，变速箱为10.5吨，在在机组设备中最轻，因此，以压缩机作为基准设备在机组安装时首先安装，并在以后的轴系对中时，以设备为基准调整其他设备来达到轴系在同一中心线上，所以若以变速箱为基准设备来调整轴流式压缩机工作量大也较为困难；若以压缩机为基准设备再调整变速箱则工作量较小也较为简单。
        从结构分析，轴流式压缩机定子和转子为独立支撑，变速箱为整体设备，若以变速箱为基准设备来调整轴流式压缩机，则在轴系调整完成后还要检查轴流压缩机转子和定子的同心度，工作量大较为困难；若以压缩机为基准设备，再调整变速箱则工作量较小，轴系调整完后不会对变速箱内部间隙有影响，可一次完成。
        2.分析机组的安装工序、施工工期和施工成本

        若以变速箱为基准设备，施工工艺如图2所示，其轴系精对中工作要在压缩机安装之前完成，由于压缩机安装工作较为复杂，在加上底座变形等原因，很难保证在压缩机安装完成之后轴系对中不变，从而造成压缩机反复调整，工作量大，且工期和质量不易控制；若以压缩机为基准设备安装时，施工工艺如图3所示，轴系精对中工作安排在压缩机安装完成之后，若精对中过程与初对中有变化，压缩机不再调整，只调整变速箱及电机即可，工作相对简便，施工工期和质量更容易控制。
        由于在完成烟机轴对中工作后，后续工作较多，变速箱、电动机轴对中完成后后续工作与烟机后续工作相比较小，假使以变速箱为基准设备，在轴系对中过程中要先完成压缩机对中工作后才能进行烟机对中工作，若以压缩机为基准设备，压缩机安装完成后可同时进行烟机和变速箱的对中工作，可见若以压缩机为基准设备，可有效缩短工期，节约施工成本。
        3.分析机组轴系扬度

        图4 机组轴系扬度示意图
        如图4所示，这是一张轴系扬度的示意图。在这张图种我们最理想的轴系是中间的一条直线，但在自然重力的情况下转子不可避免的产生挠度，如图中2#曲线所示。
        但在实际安装过程中如果以变速箱为基准设备机组轴线如同1#曲线所示，如果以压缩机为基准设备机组轴线如3#曲线所示。
        可见1#曲线的扬度大于3#曲线的扬度，更为接近理想值，所以从轴系扬度分析选取压缩机为基准设备更为合理，对于设备的长周期运行更为有利。
        4.分析质量控制
        以压缩机为基准设备，为压缩机底座提前灌浆提供了有利条件；即在机组就后，压缩机可在机壳不装，只用转子来进行机组出对中后底座提前灌浆，使压缩机底座与基础形成刚性整体，避免了在安装机壳（约100t）后的变形。
        以压缩机为基准设备可使避免以变速箱为基准设备时压缩机在轴对中过程中的移动和反复调整压缩机机壳与转子同心度的工作量，质量更容易控制。
        5.基准设备的确定
        综上所述，在这种轴流压缩机定子与转子独立支撑的大型烟气轮机—轴流式压缩机组安装过程中，以轴流压缩机为基准设备比以变速箱为基准设备相比更为合理，可缩短施工工期，减少工作量，更好的保证安装质量，有利保证设备长期运行，节约施工成本。所以在最终施工中我们选择了以轴流风机为安装基准设备。
        三、烟气轮机—轴流式压缩机组安装施工工艺
        烟气轮机—轴流式压缩机组安装施工工艺在《催化裂化装置轴流压缩机-烟气轮机机组施工技术规程》已经做了详尽的说明，在此不对常规的烟气轮机—轴流式压缩机安装工艺做详尽叙述，从以下五点谈谈在本次施工过程中几个不同做法。
        1.根据机组结构特点设置定制垫板

        图5 调整底座水平的球头螺栓      图6 定制的垫板
        由于轴流压缩机底座结构为图5所示球头螺栓结构（每个地脚螺栓周围均布三个球头螺栓用来调整底座水平度），根据这一特点，为了三个螺栓受理均匀，且易安装，我们将垫板设计成这种三个球头螺栓在一个垫板上，且这块垫板在机组安装之前采用座浆法将垫板提前固定在基础上。
        2.轴流压缩机底座早灌浆，防变形；
        由于轴流压缩机自重142.5吨，底座细长比较大（如图5所示）在安装安装过程中极易造成压缩机底座变形，底座变形后会形成内应力，内应力在机组以后的运行当中缓慢释放，给机组安全运行带来极大隐患，所以在机组安装过程中采取底座防变形措施尤其重要。
        在本次施工中我们首先采用以轴流压缩机为基准设备，在压缩机底座就位后现安装轴承座，将转子放入轴承座，再将机组轴系初对中和压缩机底座水平调整好后将转子吊出，在底座完全自由，不受外力影响的情况下先进行二次灌浆，这样就使压缩机底座与基础形成刚性整体，这在机组后续的安装过程中避免的底座的变形。

        图7 轴流式压缩机底座
        3.“六点找正、多点评估”调整风机下机壳水平度

        图8 “六点找正”
        机壳两端支撑较远，在重力影响下，机壳会产生较大挠度，不利于机壳水平度的调整，厂家在压缩机设计时也考虑到这个原因，在机壳靠近重心位置增加了两个辅助支撑，以减小机壳挠度，我们根据机组这种特点，采用了 “六点找正、多点评估”的方法，如图5所示，调整压缩机的6个支撑点，使压缩机下机壳的6个支撑点处分达到水平状态，再在机壳中分面上均布选取若干点进行辅助检查，这样就可以使下机壳对平度调整更加准确，误差更小。
        4.压缩机转子与机壳同心度调整，采用模拟风机最终状态，最大程度减小误差；
        由于压缩机下机壳支撑点较远，产生的挠度较大，然而当上机壳安装后机壳整体刚性增强其挠度会随之变小，所以利用传统的办法只测量转子与下机壳同心度会造成测量误差较大，由于机壳和转子自身挠度的存在，用计算法测量转子和机壳同心度同样也会产生很大误差，这样就造成压缩机动静叶叶顶间隙的测量误差，从而给机组运行带来很大隐患。
        为了避免挠度影响和计算法的不确定性，所以在压缩机转子与机壳同心度找正过程中，水平方向我们采用直接用塞尺测量，垂直方向我们采用了直接扣压缩机上机壳，模拟压缩机最终安装状态，用压铅法最直接的测量出动静叶叶顶间隙，从而更压缩机转子与机壳同心度加准确。

        图9 叶顶间隙测量，铅丝位置的布置

        图10 为测量叶顶间隙和转子/机壳同心度正在安装上机壳
        四、结束语
        在本次施工，我们充分从设备的结构特点出发，确定了以轴流压缩机为找正基准设备，可使压缩机底座变形得到有效控制，缩短了施工工期，充分考虑机组挠度影响，采取多种手段和办法，消除挠度对安装的影响，保证安装质量，该机组至今连续平稳运行28个月，为机组长周期稳定运行奠定了基础。
        参考文献：
        1、《催化裂化装置轴流压缩机-烟气轮机机组施工技术规程》   SH/T3516-2001
        2、《AV90-13压缩机组安装说明书》