大型汽轮机组地脚螺栓选型设计

巨春影，郭桂霞

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

0 引言

大型汽轮机组地脚螺栓主要包括轴承箱、汽缸、主汽阀、再热阀等设备用地脚螺栓。地脚螺栓按型式可分为穿梁和直埋式两种。穿梁是指基础开通孔、埋通管，在基础一次灌浆、设备就位后进行地脚螺栓安装；直埋是指在基础施工时就将地脚螺栓埋入基础中。汽轮机地脚螺栓结构主要由螺栓本体、紧定板及安装用附件组成。汽轮机设备通过地脚螺栓按一定的条件固定安装在基础中，因此地脚螺栓的选型、结构设计在汽轮机中尤为重要。

1 从汽轮机轴系找中方面进行地脚螺栓的选型设计

轴承箱、汽缸处的地脚螺栓应优选穿梁式。轴承箱、汽缸为汽轮机组本体设备，这些设备通过可调垫铁安装在一次灌浆基础上，按汽轮机轴系找中要求调整后，基础梁厚可能比名义值变化5～15 mm。此部位如采用穿梁式结构，将在基础一次灌浆、所有设备就位后安装地脚螺栓。地脚螺栓可在基础埋入的套管中上下窜动，通过调整两端余量来抵消基础厚度的变化。若采用直埋式结构，在设计时就必须预先考虑轴系找中带来的二次灌浆基础梁厚的变化。某30 万kW 汽轮机组前轴承箱采用直埋式地脚螺栓，地脚螺栓在一次灌浆中便埋入基础中，地脚螺栓露出基础长度已为定值，按轴系找中安装设备后，前轴承箱二次灌浆基础梁厚由原来名义尺寸75 mm 增加到85 mm。这样原地脚螺栓高出螺母按基础名义厚度核算仅剩余2 mm。而直埋式地脚螺栓只能靠基础上部露出长度进行调节，最终给设备安装带来很大困难。基于上述经验，轴承箱、汽缸处的地脚螺栓建议采用穿梁式。如采用直埋式，在设计时应考虑在有限空间中适当加高基础外部露出高度。

2 从汽轮机设备结构角度进行地脚螺栓的选型设计

如地脚螺栓上部直接为汽轮机设备时，则必须采用穿梁结构。某些大型汽轮机轴承箱底板面积大，为保证基架不出现变形，不仅在基架四周布置地脚螺栓，在中心也布置一定数量的地脚螺栓，此部位地脚螺栓就必须采用穿梁形式。基架就位在垫铁上后，先安装地脚螺栓，根据地脚螺栓的安装要求，将地脚螺栓上部锁住，注意地脚螺栓顶部不能超过基架上表面。而后在安装轴承箱、进行轴系找中时，可通过地脚螺栓底部余量来平衡基础梁厚的实际变化。某百万汽轮机中箱与其底板结构如图1 所示，在轴系找中调整垫铁高度时，因轴承箱已安装就位，地脚螺栓上部没有空间调节，只能靠基础下部露出地脚螺栓长度来调整，故不能采用直埋结构。为满足设备安装要求，此种情况下地脚螺栓在设计时必须采用穿梁式结构。

图1 某百万汽轮机中箱与其底板结构

3 从汽轮机基础特点进行地脚螺栓的选型设计

某些汽轮机组设备的地脚螺栓位于基础的承重柱位置，此部位地脚螺栓则必须采用直埋式。有些汽轮机组基础梁底为斜面，如采用穿梁式地脚螺栓结构，基础梁需开安装孔或锪平梁底，安装孔或锪面需要满足紧定板尺寸及安装空间要求。有些汽轮机组基础梁底虽为平面，但基础梁厚甚至超过5 m，若采用穿梁式地脚螺栓，因螺栓太长，两端螺纹加工精度难以保证，同时也加大了成本，故此种基础结构建议采用直埋式地脚螺栓。

4 从其它综合角度进行地脚螺栓的选型设计

某汽轮机组主汽阀地脚螺栓结构如图2 所示，地脚螺栓套筒与主汽阀底板直接相连。主汽阀底板在一次灌浆时就已埋入基础中，主汽阀安装后对套筒内部无法进行灌浆，为增强地脚螺栓强度，最好采用直埋式结构，从地脚螺栓下部进行加固。30 万kW 机组再热主汽调节阀通过3 个浮动支承固定在阀门支架上，支架下部无可调垫铁，故不能对套筒内部进行灌浆，此种情况建议采用直埋式地脚螺栓，且因为再热主汽调节阀为浮动支承则无需设置套筒。

图2 某汽轮机组主汽阀地脚螺栓结构

直埋式地脚螺栓因在一次灌浆时需要埋入，为使汽轮机设备顺利安装，地脚螺栓安装的位置度和垂直度必须严格要求。直埋式地脚螺栓一般在上部设有一段套筒，为防止一次灌浆时套筒内进入混凝土，套筒两端需封堵，这样汽轮机设备在安装时，地脚螺栓有一个空间实现位置偏差的微调。汽轮机设备安装固定好后，进行基础的二次灌浆和套筒内部灌浆。穿梁式地脚螺栓一般在设备就位、基础灌浆后安装，基础中埋入的套筒内部空间可以实现位置偏差的微调。有些机组因周期紧张，最好优先采用穿梁式地脚螺栓。如采用直埋式，就必须留有地脚螺栓设计、加工及供货周期，才能进行基础浇灌，这样可能会延误机组正常投运时间。

5 结论

大型汽轮机组在地脚螺栓选型设计时，一定要充分考虑到项目的基础特点、设备结构等因素，为汽轮机组的顺利安装及稳定运行做好前期工作。