装配 | 东汽：东方50MW重型燃机总装技术浅析

推荐理由

本篇论文深入浅出地解析了东方F级50 MW重型燃气轮机（G50）的总装技术，重点探讨了其装配过程中的关键难点和有效改进措施。结合现场实际安装情况，提出了有效的改进措施。强烈推荐阅读本文，以深入了解G50的装配技术，并借鉴其创新方法，提升燃气轮机装配的质量和效率。

关键词：50MW，燃气轮机，总装

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摘要

文章针对东方F级50MW重型燃气轮机（简称G50）进行简单介绍，对其总装配过程进行详细分析，结合现场实际安装，探讨G50安装过程中的重点和难点，并提出有效的改进措施。

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引言

东方F级50MW重型燃气轮机（以下简称G50）是中国东方电气集团东方汽轮机有限公司历经10余年研发，自主设计制造，具有完全自主知识产权的“国之重器”[1]。G50满负荷试验的成功，填补了我国燃气轮机技术体系的空白，也为培育自主燃气轮机产业奠定了坚实基础。G50结构小巧，加工及装配要求极高，对总装工艺提出了很大挑战。

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G50燃机概况

G50是一款50MW等级的F级燃气轮机，以天然气为燃料，冷端输出，占地面积小，主要用于分布式发电领域。G50本体总长约8.9m，最大宽度3.1m，最大高度3.5m，总重量约80t。沿气流方向，主要包括进气室、进气缸、可调导叶机构（1级可调）、压气机部分（共17级）、中间气封体、燃烧器部分、透平部分以及排气部分（包括排气缸和排气扩压缸）。整个机组的重量通过压气机侧支撑和透平侧支撑承受。

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G50本体总装

G50是整机运输，在送往电厂前，需在车间对其本体进行总装。通过分析其结构特点、配合要求和转运要求，确定各部件的装配顺序，分别为缸体装配和内部件装配，具体装配流程如图1和图2所示。

G50装配的每道工序质量指标都实现了量化，零部件的安装间隙、螺栓拧紧力矩都有具体的数值规定，从而确保最终装配结果满足设计要求，保证机组在最佳状态下安全稳定运行。

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可调导叶角度测量

G50共有1级可调导叶，安装在压气机第1级动叶前部，通过调整其角度，可以调节进入机组的空气流量，从而对机组性能进行调整，同时可以防止压气机失速和喘振。故可调导叶安装后，对其安装角度的确认尤为重要。

可调导叶安装在进气缸上，其动作通过进气缸上设置的驱动机构来控制，在总装过程中，需对可调导叶的初始安装角度进行检查。由于叶片为曲面结构，对其角度的准确测量是总装过程中的难点。为了解决该问题，通过设计测量角规，使其能够在固定的某个叶高位置测量叶片的转角，如图3所示。

通过将角规上按角度α（角度α与叶片初始安装角对应）加工的斜面对叶片进行测量，当叶片进出气侧边同时与斜面恰好接触时，说明叶片的安装角度正确。

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透平叶环与气封体找中

G50共有4级透平叶环，每个透平叶环结构复杂，且运行时承受高温高压，因此装配要求很高。为确保冷却空气按照既定要求流动，故透平叶环与气封体必须提前进行找中。

透平叶环与气封体之间通过挂环和静叶片连结，静叶与气封体之间通过偏心销机构进行连结，同时，偏心销机构也能够调整气封体中心。由于透平叶环体积大，传统的找中方式是将叶环平放在数控机床上，通过机床主轴和架设在主轴上的百分表进行找中，此种方式精度高，但占用资源多，且对机床规格要求高。通过分析G50叶环结构特点及找中原理，设计了一套G50透平叶环与气封体专用找中工具，如图4所示。该工具体积小，操作简单，只需将叶环放平即可使用，大大节省了找中成本。

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燃烧器内筒找中

燃烧器是燃气轮机的核心部件之一，长期处于高温高压的工作环境中，对机组的性能和安全至关重要。为了使其处于良好的工作状态，总装时必须对其精准安装。G50共有8个燃烧器，每个燃烧器都分为内筒和尾筒两部分，二者为插入式结构，安装时必须都与转接段同轴心。由于燃烧器尾筒与转接段之间距离较长，且无法使用常规工具测量同心度，为解决上述问题，专门设计了燃烧器尾筒找中工装，如图5所示。

找中工装分为两部分，分别为支架和可旋转头部，支架上设置有3个销孔，头部安装有百分表。在实际操作时，支架通过与转接段上的3个销孔进行定位，用特制销螺栓将找中工装把合在转接段上，确保找中工装与转接段同心，然后调整头部百分表的位置，使其与燃烧器尾筒的内壁接触，然后旋转头部360°，使其扫掠整个燃烧器尾筒内壁，从而 测得燃烧器尾筒与转接段间的同心数据。

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G50与负载压气机轴系找中

由于G50是整机运输，所以在现场，燃机本体并没有很多安装工作。在G50与基础接触调整到位之后，首先要做的就是机组轴系找中和标高调整。

由于G50先在厂内进行总装和调试，其现场布置与电厂明显不同，如图6所示，机组带负荷运行时，其所做的功不是用来发电，而是被与其相连的负载压气机消耗。为节省安装时间，在G50本体总装过程中，已将与其连接的其余轴系进行找中和调标高，现场只需以负载压气机转子中心为基准，来对G50进行轴系找中和调整标高。

G50轴系中心找正时，不仅要测偏心量，同时也要测转子张口量。由于G50转子端面与负载压气机转子端面距离较远，无法使用常规测量工具，为此，设计一个转接装置，使用时一端与负载压气机固定连接，另一端架设两个百分表，为保证测量精度，转接装置的挠度需提前测得。找正前，首先要给除燃机外的所有转子轴承供润滑油，其次，将转接装置固定在负载压气机转子端面，同时调整百分表，其中一个表头沿径向与G50转子外缘接触，另一个表头沿轴向与G50转子端面，靠近最大直径处接触，百分表设置好后，将指针归零。

通过盘车装置，进行低速盘车，转动负载压气机转子，从而带动百分表在G50转子外缘和端面扫掠360°，百分表回到初始位置时读 数应跟原来的数值一样，这样才能确保测量准确性。通过记录百分表在天地方向和左右方向的数值，从而判断G50转子中心与负载压气机转子中心的偏差量以及张口量，从而计算出机组的调整量。

根据上述调整量的实测数据，通过对机组前后支撑的底部增加或减少垫片来调整标高，使用千斤顶顶开螺栓来对机组的前后支撑进行左右调整，从而确保G50转子中心数据符合设计要求。

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结语

通过G50的全过程总装，工人们对G50燃机结构有了全面认识，积累了实际操作经验，提出了优化措施，工艺技术水平获得极大提高，研发人员的设计水平逐步向国际大厂靠拢，为公司燃机的系列化发展奠定了坚实基础。

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来源：《东方汽轮机》，作者郑庆、宋磊、张正直、曾飞、杜晓娇、王爽、陈尧