淺述凝汽器的工地就位方案

王 睿，陳 華，盛 浩

（上海電氣電站設備有限公司電站輔機廠，上海 200090）

1 概 述

凝汽器是電站機組中主要的輔機設備，該設備在工地的安裝工期及安裝質量，直接影響了電站的建設工期及機組的安全運行。

傳統交貨模式是將凝汽器的散件發運到工地，現場進行組裝，但該種模式的凝汽器安裝工期較長，安裝質量也較難控制。近年來，業主對電站建設工期、設備安裝的質量要求越來越高。有些工程項目中，要求采用凝汽器整裝交貨模式。由于凝汽器總裝后的體積重量太大，運輸較困難，在工程中，常將凝汽器零件裝配成若干組件后，再發運到工地進行總裝與現場就位。

凝汽器在工地現場吊裝的難度很大，而設備安裝單位對此施工的相關經驗較少，沒有成熟的安裝工藝流程可供參考。現通過分析整裝交貨凝汽器在工地施工的困難因素，并以施工實例進行說明，旨在為整體凝汽器的安裝就位提供參考。

2 凝汽器在工地的吊裝就位

整裝交貨凝汽器在工地就位時，無法采用常規的吊裝就位方式。凝汽器殼體為全焊接的密封結構件，運行中，其內部壓力為負壓。凝汽器殼體側板為薄壁板，內部均勻布置了支撐管、加強板等。因此，總裝后的凝汽器殼體自重較重，300MW火電凝汽器的殼體重量約為200t，從結構分析可知，在薄壁殼體上沒有允許起吊的區域，且在工地上，也沒有200t的起吊設備。此外，凝汽器需就位于汽輪機低壓缸機座下方，當凝汽器移位至此，因機座的阻擋，也已不能使用起吊設備了。所以，在凝汽器就位時，需采用特殊的吊裝方法。

整裝交貨的凝汽器在工地就位時，需要嚴格控制因起吊受力不均而產生的形變。凝汽器出廠時，管束已經完成了脹管及管口的焊接工作，在現場吊運時，如凝汽器的變形過大，將損傷管束，破壞換熱管與管板的連接，引起凝汽器的內部泄漏。

在凝汽器的整體安裝方面，相關的施工案例較少。目前，國內電站建設還是相當多地采用傳統方式，即將散件運至工地，在現場基礎上進行總裝。

因此，整裝交貨的凝汽器在工地就位是電站安裝施工中的難點。

3 工地就位實例

現以巴西PECEM火電廠360MW機組凝汽器在工地上的就位施工方案為例，介紹整裝交貨凝汽器在工地就位的施工方案。

3.1 設備簡介

該火電廠的360MW機組凝汽器采用整裝交貨方式。凝汽器為單殼體、單背壓、雙流程，與基礎支座采用剛性連接方式，殼體和接頸內部的支撐采用井字形結構。接頸和殼體的支撐結構，見圖1、圖2所示。殼體長10m，寬9m，高5.5m，重220t；接頸長10m，寬8.4m，高4.5m，重56t。［1］

圖1 接頸示意圖

圖2 殼體（含運輸裝置）示意圖

受運輸條件的限制，凝汽器出廠時，接頸和殼體組裝成2個左右對稱模塊。因殼體的板壁較薄，其剛性較差，運輸中易變形。出廠時，在殼體模塊的下方已放置運輸裝置，該運輸裝置也是制造廠內的安裝平臺。運輸裝置長10.5m，寬4.9 m，采用井字形結構，橫向支撐采用直徑250mm的鋼管，縱向支撐采用400的H型鋼。起吊殼體模塊時，在運輸裝置上突出凝汽器側板的鋼管處起吊，使殼體模塊的底板保持平整，防止變形。運輸裝置見圖3所示。

圖3 運輸裝置示意圖

3.2 就位前的準備工作

該凝汽器主要部件的組裝已在制造廠內完成。在現場，將各組件在凝汽器基礎外組合后，再整體就位至凝汽器基礎上。因此，在凝汽器就位前，需在現場搭建安裝平臺及鋪設拖運軌道，并核算拖運軌道的強度及拖運的牽引力。凝汽器的殼體組件重量達220t，工地搭建的安裝平臺及拖運軌道首先要滿足強度要求，也要便于凝汽器的拖運移位操作。

3.2.1 拖運軌道

以凝汽器的設備基礎平面為基準，設置凝汽器殼體和接頸的安裝平臺及拖運軌道。拖運軌道由2根現場特制的鋼質軌道組成，安裝在凝汽器基礎支座區內；在凝汽器基礎支座之外，還另設有4根鋼軌道，同時作為凝汽器殼體和接頸的組裝平臺；各軌道梁之間的橫向連接用H型鋼進行加固，軌道梁的支撐座跨度為3.5m，拖運軌道的結構，如圖4所示。

圖4 工地拖運軌道

3.2.2 拖運軌道的強度核算

凝汽器殼體部件總重為220t，以此進行拖運軌道梁的抗彎核算（選擇跨度梁為3.5m）。

殼體移位時，軌道有5個支撐點。

每移軌道梁的受力：

式（1）中：p——殼體總重；t。

梁的自重按均布載荷計算：

式（2）中：q——軌道梁單位長度重力；t／m。

軌道梁的受力情況按簡支梁進行分析［2］，如圖5所示（單位：mm）。

圖5 軌道梁的受力分析

式（1～5）中：R1，R2——支座反力，t；

Mmax——最大彎矩，N·m；

Qmax——最大剪切力，t。

軌道梁截面，如圖6所示（單位：mm）。

圖6 軌道梁截面圖

軌道梁截面特性計算：

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

式（9～10）中：σ——彎曲正應力，MPa；

［σ］——許用應力，MPa；

τ——剪應力，MPa；

［τ］——許用剪應力，MPa。

從強度校核計算可知，軌道梁的強度滿足施工要求。

3.2.3 水平牽引力的計算

將接頸和殼體放置在滾輪重物移運器上，水平牽引滾輪重物移運器使接頸和殼體在軌道上移動。滾輪半徑R＝30mm，滾動摩擦系數μ＝0.1mm，牽引系數k＝5。

接頸水平拖運牽引力分析［4］：

殼體水平拖運牽引力：

式（11～12）中：

P——水平牽引力，t；

Q——物體重量，t。

3.3 接頸吊運中的臨時固定

在工地上，將接頸模塊拼接焊妥后，在接頸側板頂部的4個邊角位置上，各焊1個吊耳，每個吊耳有2個起吊孔，其中1個孔為后期拼裝接頸時，臨時固定用。吊耳焊接在接頸側板與支撐管的連接處，此處的強度較大。

滾輪重物移運器被放置在拖運軌道上。接頸起吊后，被移放在重物移運器上，接頸側板與滾輪重物移運器需作點焊固定。在接頸前方設置卷揚機，用鋼絲繩將卷揚機與滾輪重物移運器連接后，將接頸移運至凝汽器基礎上。

在汽輪機平臺低壓缸機座的角上設置4根橫梁，橫梁上焊有吊耳，作為接頸起吊后的臨時拋錨固定點，鋼梁布置如圖7。

圖7 平臺鋼梁布置簡圖

起吊接頸后，接頸升起的高度應不影響后期殼體的移位通過，當接頸被吊至某預定高度，用預先布置的鋼梁及鋼絲繩，將接頸臨時固定在汽輪機低壓缸機座上，撤離行車，完成接頸的臨時拋錨工作。接頸起吊時的固定狀態，如圖8所示。

圖8 接頸起吊簡圖

3.4 殼體的組裝移位

由于凝汽器殼體重量大，且內部已穿裝換熱管束，在現場施工中，不僅要解決超重物件在設備基礎上的精確就位，還要設法減少凝汽器殼體的變形，防止損壞凝汽器換熱管束。

3.4.1 殼體模塊的拼裝

將殼體左右模塊連同運輸裝置依次吊放在運輸軌道上，先拼接殼體的左右模塊。在拼接時，可采用千斤頂或手動葫蘆使2個模塊拼合到一起，但受力點應設置在殼體運輸裝置上，以防止殼體變形。

殼體的拼裝焊接完成后，用千斤頂調整殼體的橫向位置，使殼體的中心線與基礎的中心線重合，以減少殼體就位后對橫向位置的調整工作。

3.4.2 殼體移位到軌道上

在殼體底板下方4個角的位置上，放置4臺100t的液壓千斤頂。殼體被頂起后，移出制造廠內配置的殼體運輸裝置，再將殼體放置到滾輪重物移運器上。

圖9 殼體頂起示意圖

殼體底板頂起點須設置在焊接有支撐管和加強筋的位置，千斤頂下方鋪有（500×500×30）mm的鋼板，作為千斤頂的頂起基礎板。在殼體底部頂起點位置上，點焊固定（300×300×30）mm的鋼板，增加底板的受力區域，防止殼體底板在頂起過程中的局部變形，如圖10所示。

圖10 殼體頂起點設置簡圖

頂起殼體前，應查驗4臺液壓千斤頂的升降速度是否同步，并割除殼體與運輸裝置點焊固定的焊縫，使凝汽器殼體與運輸裝置完全分離。

準備工作完成后，緩慢啟動千斤頂。在頂起過程中，需要嚴密監測4臺千斤頂是否同步，殼體底板是否產生變形，凝汽器內部是否有異響。如有異常情況發生，應該立即停止操作，將凝汽器放置平穩，查明情況后才能再次頂起。

殼體被頂至某高度后，可將運輸裝置移出，在靠近千斤頂的位置放置臨時支撐，臨時支撐由一疊（300×300×20）mm的鋼板組成，以防止千斤頂滑倒而發生意外。

頂起殼體妥善支撐后，才能進入凝汽器殼體的底板下，將運輸裝置切割解體后移出，嚴禁在移出過程中碰撞千斤頂。

移出殼體運輸裝置后，在軌道上放置4臺滾輪重物移運器，推入殼體下方位置，其中2臺放置在靠近殼體前側板處，另外2臺放置在靠近后側板處。然后稍微頂起千斤頂，抽出臨時支撐塊，將殼體緩慢地放在滾輪重物移運器上。殼體與重物移運器需點焊固定。移去千斤頂、支撐板等頂起工具。

3.4.4 殼體移位

沿著軌道放置2臺5t液壓千斤頂。現場制作2個千斤頂的固定支座，用螺栓將支座固定在拖運軌道上，啟動液壓千斤頂慢慢向前頂進殼體。掌握頂進時的速度，監測殼體的橫向位移。

頂進前，在千斤頂與殼體之間放置（300×300×30）mm的鋼板，防止殼體受力變形。當千斤頂推升到最大行程后，重新前移固定支座，再次用千斤頂推進殼體，重復循環，直至凝汽器基礎的上方位置。殼體移位的方法，如圖11所示。

圖11 殼體移位示意圖

3.5 殼體和接頸就位

殼體移至設備基礎上后，按圖紙要求調整凝汽器與基礎的橫向及縱向位置，然后，將殼體頂起后移出重物移運器，并拆除拖運軌道。再將殼體落放在凝汽器基礎支座上，完成殼體的就位施工。

用行車將臨時固定在汽輪機基座上的接頸再次起吊后，松開吊住接頸的汽輪機平臺上鋼梁間的鋼繩，將接頸緩慢放在殼體上，按圖紙要求調整位置后，焊接殼體與接頸，完成接頸的就位工作。

3.6 凝汽器工地驗收

采用該方案就位后，經檢查，凝汽器底板無明顯的變形，對凝汽器的汽側進行灌水試驗、氣密性試驗及水側水壓試驗，均為合格，通過了凝汽器的總裝驗收［5］。

4 結 語

通過對巴西PECEM項目中3臺機組的工地實踐，證明在施工中對凝汽器沒有損傷，是一種安全且易操作的施工方案

陽江核電1000MW機組的凝汽器也采用了整裝交貨形式，在凝汽器的現場施工中也成功應用了該施工方案。

［1］上海電站輔機廠.巴西PECEM項目360MW火電機組凝汽器供客資料［R］.2009.

［2］聞邦椿.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2010.

［3］GB50017－2003［S］.鋼結構設計規范.

［4］卜一德.起重吊裝計算及安全技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，2008.

［5］DL 5011－1992.電力建設施工及驗收技術規范汽輪機機組篇［S］.