浅述凝汽器的工地就位方案

王 睿，陈 华，盛 浩

（上海电气电站设备有限公司电站辅机厂，上海 200090）

1 概 述

凝汽器是电站机组中主要的辅机设备，该设备在工地的安装工期及安装质量，直接影响了电站的建设工期及机组的安全运行。

传统交货模式是将凝汽器的散件发运到工地，现场进行组装，但该种模式的凝汽器安装工期较长，安装质量也较难控制。近年来，业主对电站建设工期、设备安装的质量要求越来越高。有些工程项目中，要求采用凝汽器整装交货模式。由于凝汽器总装后的体积重量太大，运输较困难，在工程中，常将凝汽器零件装配成若干组件后，再发运到工地进行总装与现场就位。

凝汽器在工地现场吊装的难度很大，而设备安装单位对此施工的相关经验较少，没有成熟的安装工艺流程可供参考。现通过分析整装交货凝汽器在工地施工的困难因素，并以施工实例进行说明，旨在为整体凝汽器的安装就位提供参考。

2 凝汽器在工地的吊装就位

整装交货凝汽器在工地就位时，无法采用常规的吊装就位方式。凝汽器壳体为全焊接的密封结构件，运行中，其内部压力为负压。凝汽器壳体侧板为薄壁板，内部均匀布置了支撑管、加强板等。因此，总装后的凝汽器壳体自重较重，300MW火电凝汽器的壳体重量约为200t，从结构分析可知，在薄壁壳体上没有允许起吊的区域，且在工地上，也没有200t的起吊设备。此外，凝汽器需就位于汽轮机低压缸机座下方，当凝汽器移位至此，因机座的阻挡，也已不能使用起吊设备了。所以，在凝汽器就位时，需采用特殊的吊装方法。

整装交货的凝汽器在工地就位时，需要严格控制因起吊受力不均而产生的形变。凝汽器出厂时，管束已经完成了胀管及管口的焊接工作，在现场吊运时，如凝汽器的变形过大，将损伤管束，破坏换热管与管板的连接，引起凝汽器的内部泄漏。

在凝汽器的整体安装方面，相关的施工案例较少。目前，国内电站建设还是相当多地采用传统方式，即将散件运至工地，在现场基础上进行总装。

因此，整装交货的凝汽器在工地就位是电站安装施工中的难点。

3 工地就位实例

现以巴西PECEM火电厂360MW机组凝汽器在工地上的就位施工方案为例，介绍整装交货凝汽器在工地就位的施工方案。

3.1 设备简介

该火电厂的360MW机组凝汽器采用整装交货方式。凝汽器为单壳体、单背压、双流程，与基础支座采用刚性连接方式，壳体和接颈内部的支撑采用井字形结构。接颈和壳体的支撑结构，见图1、图2所示。壳体长10m，宽9m，高5.5m，重220t；接颈长10m，宽8.4m，高4.5m，重56t。［1］

图1 接颈示意图

图2 壳体（含运输装置）示意图

受运输条件的限制，凝汽器出厂时，接颈和壳体组装成2个左右对称模块。因壳体的板壁较薄，其刚性较差，运输中易变形。出厂时，在壳体模块的下方已放置运输装置，该运输装置也是制造厂内的安装平台。运输装置长10.5m，宽4.9 m，采用井字形结构，横向支撑采用直径250mm的钢管，纵向支撑采用400的H型钢。起吊壳体模块时，在运输装置上突出凝汽器侧板的钢管处起吊，使壳体模块的底板保持平整，防止变形。运输装置见图3所示。

图3 运输装置示意图

3.2 就位前的准备工作

该凝汽器主要部件的组装已在制造厂内完成。在现场，将各组件在凝汽器基础外组合后，再整体就位至凝汽器基础上。因此，在凝汽器就位前，需在现场搭建安装平台及铺设拖运轨道，并核算拖运轨道的强度及拖运的牵引力。凝汽器的壳体组件重量达220t，工地搭建的安装平台及拖运轨道首先要满足强度要求，也要便于凝汽器的拖运移位操作。

3.2.1 拖运轨道

以凝汽器的设备基础平面为基准，设置凝汽器壳体和接颈的安装平台及拖运轨道。拖运轨道由2根现场特制的钢质轨道组成，安装在凝汽器基础支座区内；在凝汽器基础支座之外，还另设有4根钢轨道，同时作为凝汽器壳体和接颈的组装平台；各轨道梁之间的横向连接用H型钢进行加固，轨道梁的支撑座跨度为3.5m，拖运轨道的结构，如图4所示。

图4 工地拖运轨道

3.2.2 拖运轨道的强度核算

凝汽器壳体部件总重为220t，以此进行拖运轨道梁的抗弯核算（选择跨度梁为3.5m）。

壳体移位时，轨道有5个支撑点。

每移轨道梁的受力：

式（1）中：p——壳体总重；t。

梁的自重按均布载荷计算：

式（2）中：q——轨道梁单位长度重力；t／m。

轨道梁的受力情况按简支梁进行分析［2］，如图5所示（单位：mm）。

图5 轨道梁的受力分析

式（1～5）中：R1，R2——支座反力，t；

Mmax——最大弯矩，N·m；

Qmax——最大剪切力，t。

轨道梁截面，如图6所示（单位：mm）。

图6 轨道梁截面图

轨道梁截面特性计算：

式（6）～（8）中：W；I；S——轨道梁截面特性，cm3。轨道梁强度校核分析［3］：

式（9～10）中：σ——弯曲正应力，MPa；

［σ］——许用应力，MPa；

τ——剪应力，MPa；

［τ］——许用剪应力，MPa。

从强度校核计算可知，轨道梁的强度满足施工要求。

3.2.3 水平牵引力的计算

将接颈和壳体放置在滚轮重物移运器上，水平牵引滚轮重物移运器使接颈和壳体在轨道上移动。滚轮半径R＝30mm，滚动摩擦系数μ＝0.1mm，牵引系数k＝5。

接颈水平拖运牵引力分析［4］：

壳体水平拖运牵引力：

式（11～12）中：

P——水平牵引力，t；

Q——物体重量，t。

3.3 接颈吊运中的临时固定

在工地上，将接颈模块拼接焊妥后，在接颈侧板顶部的4个边角位置上，各焊1个吊耳，每个吊耳有2个起吊孔，其中1个孔为后期拼装接颈时，临时固定用。吊耳焊接在接颈侧板与支撑管的连接处，此处的强度较大。

滚轮重物移运器被放置在拖运轨道上。接颈起吊后，被移放在重物移运器上，接颈侧板与滚轮重物移运器需作点焊固定。在接颈前方设置卷扬机，用钢丝绳将卷扬机与滚轮重物移运器连接后，将接颈移运至凝汽器基础上。

在汽轮机平台低压缸机座的角上设置4根横梁，横梁上焊有吊耳，作为接颈起吊后的临时抛锚固定点，钢梁布置如图7。

图7 平台钢梁布置简图

起吊接颈后，接颈升起的高度应不影响后期壳体的移位通过，当接颈被吊至某预定高度，用预先布置的钢梁及钢丝绳，将接颈临时固定在汽轮机低压缸机座上，撤离行车，完成接颈的临时抛锚工作。接颈起吊时的固定状态，如图8所示。

图8 接颈起吊简图

3.4 壳体的组装移位

由于凝汽器壳体重量大，且内部已穿装换热管束，在现场施工中，不仅要解决超重物件在设备基础上的精确就位，还要设法减少凝汽器壳体的变形，防止损坏凝汽器换热管束。

3.4.1 壳体模块的拼装

将壳体左右模块连同运输装置依次吊放在运输轨道上，先拼接壳体的左右模块。在拼接时，可采用千斤顶或手动葫芦使2个模块拼合到一起，但受力点应设置在壳体运输装置上，以防止壳体变形。

壳体的拼装焊接完成后，用千斤顶调整壳体的横向位置，使壳体的中心线与基础的中心线重合，以减少壳体就位后对横向位置的调整工作。

3.4.2 壳体移位到轨道上

在壳体底板下方4个角的位置上，放置4台100t的液压千斤顶。壳体被顶起后，移出制造厂内配置的壳体运输装置，再将壳体放置到滚轮重物移运器上。

图9 壳体顶起示意图

壳体底板顶起点须设置在焊接有支撑管和加强筋的位置，千斤顶下方铺有（500×500×30）mm的钢板，作为千斤顶的顶起基础板。在壳体底部顶起点位置上，点焊固定（300×300×30）mm的钢板，增加底板的受力区域，防止壳体底板在顶起过程中的局部变形，如图10所示。

图10 壳体顶起点设置简图

顶起壳体前，应查验4台液压千斤顶的升降速度是否同步，并割除壳体与运输装置点焊固定的焊缝，使凝汽器壳体与运输装置完全分离。

准备工作完成后，缓慢启动千斤顶。在顶起过程中，需要严密监测4台千斤顶是否同步，壳体底板是否产生变形，凝汽器内部是否有异响。如有异常情况发生，应该立即停止操作，将凝汽器放置平稳，查明情况后才能再次顶起。

壳体被顶至某高度后，可将运输装置移出，在靠近千斤顶的位置放置临时支撑，临时支撑由一叠（300×300×20）mm的钢板组成，以防止千斤顶滑倒而发生意外。

顶起壳体妥善支撑后，才能进入凝汽器壳体的底板下，将运输装置切割解体后移出，严禁在移出过程中碰撞千斤顶。

移出壳体运输装置后，在轨道上放置4台滚轮重物移运器，推入壳体下方位置，其中2台放置在靠近壳体前侧板处，另外2台放置在靠近后侧板处。然后稍微顶起千斤顶，抽出临时支撑块，将壳体缓慢地放在滚轮重物移运器上。壳体与重物移运器需点焊固定。移去千斤顶、支撑板等顶起工具。

3.4.4 壳体移位

沿着轨道放置2台5t液压千斤顶。现场制作2个千斤顶的固定支座，用螺栓将支座固定在拖运轨道上，启动液压千斤顶慢慢向前顶进壳体。掌握顶进时的速度，监测壳体的横向位移。

顶进前，在千斤顶与壳体之间放置（300×300×30）mm的钢板，防止壳体受力变形。当千斤顶推升到最大行程后，重新前移固定支座，再次用千斤顶推进壳体，重复循环，直至凝汽器基础的上方位置。壳体移位的方法，如图11所示。

图11 壳体移位示意图

3.5 壳体和接颈就位

壳体移至设备基础上后，按图纸要求调整凝汽器与基础的横向及纵向位置，然后，将壳体顶起后移出重物移运器，并拆除拖运轨道。再将壳体落放在凝汽器基础支座上，完成壳体的就位施工。

用行车将临时固定在汽轮机基座上的接颈再次起吊后，松开吊住接颈的汽轮机平台上钢梁间的钢绳，将接颈缓慢放在壳体上，按图纸要求调整位置后，焊接壳体与接颈，完成接颈的就位工作。

3.6 凝汽器工地验收

采用该方案就位后，经检查，凝汽器底板无明显的变形，对凝汽器的汽侧进行灌水试验、气密性试验及水侧水压试验，均为合格，通过了凝汽器的总装验收［5］。

4 结 语

通过对巴西PECEM项目中3台机组的工地实践，证明在施工中对凝汽器没有损伤，是一种安全且易操作的施工方案

阳江核电1000MW机组的凝汽器也采用了整装交货形式，在凝汽器的现场施工中也成功应用了该施工方案。

［1］上海电站辅机厂.巴西PECEM项目360MW火电机组凝汽器供客资料［R］.2009.

［2］闻邦椿.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［3］GB50017－2003［S］.钢结构设计规范.

［4］卜一德.起重吊装计算及安全技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［5］DL 5011－1992.电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇［S］.