§ 63. Монтаж главных паровых и газовых турбинных агрегатов

Качество монтажа главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА) во многом зависит от качества установки и обработки опорных поверхностей фундамента. По современной технологии постройки судов фундаменты под ГТЗА можно устанавливать в днищевой секции корпуса судна, в блоке секций машинного отделения и в собранном корпусе судна. При установке фундаментов на днищевых секциях или в блоке секций проверку расположения их оси ведут от струны, натянутой по контрольным точкам оси валопровода, снятым с плаза. Если устанавливают фундаменты в собранном корпусе, проверку производят от струны, натянутой через мишени, укрепленные на переборках по световой линии, совпадающей с осью валопровода. Для пробивки световой линии (рис. 159) у носовой переборки машинного отделения ставят мишень 4 с источником света 3 (электрической лампочкой), а в районе кормовой оконечности судна — щиток наблюдателя и контрольную мишень 1, закрепленную на специальном шергене 2, не соединенном с корпусом судна. На всех поперечных переборках, расположенных между концевыми контрольными точками, закрепляют промежуточные мишени 5, как и в районе опор гребного вала (мишени 7,6,5 у кронштейна, мортиры и дейдвудной трубы). Расставляют и закрепляют мишени последовательно от кормы к носовой переборке машинного отделения так, чтобы через отверстия в мишенях был виден источник света. Прямая, проходящая через отверстия в мишенях, будет представлять собой теоретическую линию валопровода.

Рис. 159. Схема пробивки световой линии валопровода.

Мишени бывают различной конструкции: глухие в виде стальной пластинки толщиной 2—3 мм, раздвижные в виде рамки с подвижными планками, регулируемые прозрачные мишени (рис. 160), применяемые при центровке механизмов с помощью оптических приборов. Центровые отверстия в мишенях для коротких валопроводов рекомендуется выполнять диаметром не более 0,75 мм, а для валопроводов большой длины диаметром до 1,5 мм.

Рис. 160. Регулируемая прозрачная мишень, установленная в приспособлении.

1 — регулируемые установочные головки; 2 — мишень с перекрытиями; 3 — корпус мишени; 4 — зажимное кольцо; 5 — стопорный винт.

Фундамент под ГТЗА (рис. 161) имеет сложную конструктивную форму, так как корпуса турбин различны по габаритам и располагаются на различной высоте. Основой фундамента являются стальные балки 1, связанные между собой бракетами 3 и подкрепленные кницами 4. Перед приваркой фундамента к набору корпуса судна проверяют положение не только его главной оси (оси редуктора ГТЗА), но и осей корпусов турбин, главного конденсатора, а также их расположение на опорных плоскостях 2 фундамента. Это необходимо для того, чтобы исключить попадание крепежных болтов на кницы или бракеты при монтаже турбин.

Рис. 161. Фундамент под ГТЗА.

Проверка положения осей производится от струны, осуществляющей теоретическую ось валопровода, с навешенными на нее отвесами. Отклонение осей в горизонтальной плоскости допускается не более ± 5 мм, а в вертикальной плоскости — не более + 3 и —10 мм. Опорные плоскости в зависимости от размеров обрабатывают с помощью пневматической шлифовальной машины или переносного фрезерного станка с проверкой точности обработки по линейке и щупу; при этом допускается зазор не более 0,1 мм. Однако при обработке опорных поверхностей (полок) фундамента невозможно получить одну ровную плоскость, что объясняется не только сложностью точной выверки положений переносного фрезерного станка при всех операциях обработки, но и необходимостью сохранить установленную чертежом толщину полок фундамента. Поэтому между опорными поверхностями фундамента и редуктора при монтаже заводят стальные прокладки (клинья), которые компенсируют неплоскостность фундамента.

Для облегчения установки клиньев полке фундамента дают уклон 1 : 50; 1 : 150 в ту сторону, с какой будет заводиться клин (уз. А, рис. 161).

Погрузку и монтаж отдельных узлов ГТЗА производят в определенной последовательности: вначале грузят, устанавливают на фундамент и центруют по оси валопровода редуктор, затем грузят конденсатор и ТНД, а после них — ТСД или ТВД. Одновременно с погрузкой ГТЗА или до нее грузят 60—70% вспомогательных механизмов, чтобы исключить влияние их погрузки на центровку турбин по редуктору ГТЗА.

Центровку редукторов по оси валопровода можно производить двумя способами: редуктор и весь агрегат прицентровывают к валопроводу, который должен быть к этому времени смонтирован; редуктор центруют по плазовым точкам оси валопровода, нанесенным на переборки машинного отделения, используя оптические приборы, а затем уже центруют валопровод и производят монтаж турбин, центруя их по редуктору.

Для судов с длинными валопроводами (до 100 м) применяют оптическую трубу нивелира НА-1, а при относительно коротких валопроводах (до 25 м) — особую визирную трубу типа ВТ-3. В окуляре каждой из этих оптических труб имеется сетка с перекрестиями, которую с помощью специальной оптической проекционной насадки с яркой электролампой напряжением 12 в можно спроектировать на мишень, расположенную на определенном расстоянии от объектива (до 100м для труб НА-1).

На больших судах валы турбин и редуктора изготовляют полыми, поэтому трубу нивелира или визирную трубу можно установить в отверстии вала редуктора, расположенного на опорной поверхности фундамента, и сцентровать ось вала редуктора с теоретической осью валопровода, спроектировав перекрестие сетки на точки плазовой разметки этой оси.

Для этой цели на носовой части вала редуктора устанавливают кронштейн, на котором и закрепляют оптическую трубу с насадкой. Кронштейн оптической трубы нивелира (рис.162, о) состоит из фланца 4 с заплечиками, к которому приварена полка 3 с дополнительным кронштейном, имеющая две обоймы 1 для закрепления трубы 2 с проекционной насадкой. Четырьмя болтами 5 фланец крепится к валу 7 редуктора так, чтобы оси вала и трубы совпали. Для устранения перекоса трубы в случае несовпадения осей предусмотрены отжимные болты 6.

Рис. 162. Кронштейн для установки оптических труб: а — нивелира НА-1; б — визирной трубы ВТ-3.

Конструкция кронштейна для визирной трубы ВТ-3 (рис. 162,6) аналогична рассмотренной, только полка 3 выполнена без дополнительного кронштейна для установки проекционной насадки, а фланец 4 имеет как горизонтальные, так и вертикальные отжимные болты. Это позволяет устранять не только излом, но и смещение осей вала и оптической трубы, т. е. производить центровку ее по оси вала редуктора. Для трубы нивелира центровку выполняют с помощью одной мишени, а для визирной трубы — с помощью двух мишеней (более точно) или одной мишени (менее точно). Рассмотрим принцип центровки по одной мишени, Одинаковый для обеих труб.

На переборке машинного отделения (или на специальном шергене) на расстоянии не менее 15 м — для трубы нивелира и 1—5 м — для визирной трубы устанавливают мишень белого цвета, центр перекрестий которой приблизительно совпадает с отмеченной точкой оси валопровода. Трубу фокусируют на мишень, а затем при помощи оптической насадки получают на мишени проекцию сетки.

Мишень передвигают так, чтобы ее перекрестия совпали с перекрестиями сетки — точка А (рис.163). После этого вал редуктора поворачивают на 180° и, если труба не отцентрирована, получают на мишени новое положение перекрестия сетки — точку В. Величину полученного смещения измеряют, делят пополам, отмечая на мишени среднюю точку С. При помощи отжимных болтов кронштейна совмещают перекрестие сетки с точкой С, а затем для проверки еще раз поворачивают вал редуктора на 180° и вторично проверяют смещение сетки. При удовлетворительной центровке заметного смещения не должно быть. Таким способом можно добиться, что расхождение осей трубы и вала редуктора не будет превышать 0,02 мм/м, а этого вполне достаточно для качественного монтажа ГТЗА и линии валопровода.

Рис. 163. Схема центровки оптических труб по оси вала редуктора.

Центровка визирной трубы по двум мишеням отличается от предыдущей лишь тем, что устанавливают две мишени белого цвета на расстоянии 2—3 и 6—8 м от визирной трубы. Ближняя мишень имеет в центре отверстие диаметром 20—25 мм, через которое можно видеть дальнюю мишень. Спроектировав сетку трубы вначале на ближнюю, а затем на дальнюю мишень, совмещают их перекрестия с перекрестиями сетки, поворачивают вал редуктора на 180° и определяют величины смещений по обеим мишеням. Полученные величины смещений делят пополам и подцентровывают трубу сначала по дальней мишени, устраняя излом осей, а затем по ближней, устраняя их смещение.

Центровку редуктора, установленного на судовом фундаменте, производят или по двум мишеням, расположенным в размеченных точках оси валопровода на носовой и кормовой переборках, или по мишени на кормовой переборке (на специальном шергене в корме судна). В зависимости от этого визирные трубы устанавливают на одном или обоих концах пустотелого вала редуктора.

В процессе центровки редуктор перемещают в вертикальном и горизонтальном направлениях соответственно с помощью клиновых домкратов и специальных скоб до тех пор, пока перекрестия визирных труб не совместятся с перекрестиями мишеней.

Вследствие недостаточной жесткости корпуса редуктора при монтаже могут возникнуть деформации, которые приведут к нарушению взаимного положения осей шестерен и снижению качества зацепления. Поэтому закрепление редуктора на фундаменте с учетом этого условия ведется в основном двумя способами: на клиновых прокладках, верхние поверхности которых обрабатываются в одну плоскость или с регулированием распределения нагрузок по опорной поверхности фундамента.

При выполнении монтажа первым способом после центровки редуктора замеряют в нескольких местах, указанных в чертеже, зазоры между лапами редуктора и опорной поверхностью фундамента. Измерения производят с помощью специального приспособления, позволяющего заводить мерительный наконечник в зазор. По этим зазорам изготовляют базовые прокладки, определяющие положение редуктора по оси валопровода. Прокладки прихватывают к фундаменту электросваркой и через отверстия в лапах редуктора сверлят, а затем развертывают отверстия для фундаментных болтов. Высоту прокладок измеряют по базовым поверхностям при помощи проверочной линейки, уложенной по уровню. Уложив изготовленные прокладки на опорную поверхность фундамента, проверяют их плоскостность, при этом отступление от плоскостности (в миллиметрах) допускается не более 0,1 длины фундамента (в метрах). Редуктор снова устанавливают на прокладки, фиксируя его положение калиброванными болтами, заведенными в отверстия базовых прокладок, и в этом положении окончательно закрепляют на фундаменте.

При монтаже редуктора вторым способом сохраняют качество стендовой сборки редуктора путем воспроизведения веса отдельных его частей. С этой целью на заводе-изготовителе после стендовой сборки редуктор приподнимают с помощью динамометров, установленных в определенных отверстиях его лап, на 0,6 мм над поверхностью стенда и показания динамометров записывают в формуляр. При монтаже редуктора в те же отверстия ввертывают динамометры и нагружают их, руководствуясь формуляром. Перед закреплением редуктора на фундаменте способом, аналогичным предыдущему, проверяют еще раз его центровку.

Монтаж турбин ГТЗА подобен рассмотренному выше процессу монтажа редуктора. Отличие состоит лишь в том, что центровку вала каждой турбины по валу соответствующей шестерни редуктора производят с помощью стрел (рис. 164) разнообразной формы. По стрелам с помощью щупа измеряют смещение и излом валов, величины которых соответственно не должны превышать 0,05 мм и 0,08 мм/м. Зазоры в зубчатом зацеплении колеса с каждой шестерней редуктора проверяют по свинцовым оттискам, при этом наибольшая разность по толщине оттисков в пределах одного венца не должна превышать 0,02 мм, а прилегание зубьев должно находиться в пределах 0,85—0,90 длины зуба.

Рис. 164. Стрелы для центровки валов турбин и редуктора.

Для возможности теплового расширения корпусов турбин во время эксплуатации их носовые, а иногда и кормовые опоры
делают подвижными. Конструкции опор бывают трех видов: кормовые лапы турбины закреплены неподвижно на площадке редуктора, а носовые подвижные опоры (рис. 165) — на судовом фундаменте, при этом прокладка должна быть тщательно отшлифована; носовая подвижная опора, аналогичная предыдущей, и кормовая неподвижная закреплены на судовом фундаменте; кормовая опора неподвижна, а носовые лапы имеют упругие опоры (стойки), закрепленные на судовом фундаменте.

Рис. 165. Носовая подвижная опора турбины.

Монтаж конденсатора производят обычно после предварительной центровки ТНД. На присоединительную поверхность патрубка конденсатора укладывают в качестве прокладки асбестовую ленту, смазанную графитом, поднимают конденсатор на домкратах к фланцу патрубка ТНД и соединения фланцев крепят при помощи шпилек. Затем приступают к установке четырех пружинных опор (рис. 166), которые служат для устранения возможного провисания конденсатора под действием его значительного веса, что может привести к появлению неплотности в соединении патрубков и нарушению вакуума. Пружинные опоры для упрощения монтажа устанавливают на прокладках, определяя высоту последних по замерам с места и с учетом обжатия пружин при тепловом расширении конденсатора.

Рис. 166. Пружинная опора конденсатора.

1 — конденсатор; 2 — лапа конденсатора; 3 — сферическая насадка; 4 — регулировочный винт опоры; 5 — пружина; 6 — основание опоры; 7 — указатель нагрузки пружины.

Монтаж ГТЗА заканчивается проверкой холодных зазоров в проточной части турбин, установкой ресиверов, арматуры, различных кожухов и т. п.

Особенности монтажа ГТУ. Для судов газотурбинной установки является характерным расположение всех основных механизмов вдоль ДП судна по одной оси (см. § 22, рис.66). Поэтому основная задача монтажа ГТУ заключается в сохранении прямолинейности всего агрегата и валопровода, а также в обеспечении его тепловых расширений без нарушения соосности сопрягаемых механизмов. Для выполнения последнего условия носовые опоры агрегата устанавливают на подвесках. Подвеска (рис.167) крепится неподвижно двумя лапами 6 к судовому фундаменту на прокладках 7. Шарнир 5 позволяет турбине и камере сгорания при нагреве перемещаться вдоль оси. Корпус 1 агрегата крепится к кронштейнам 2, которые имеют шарниры 3, связанные с шарнирами 5 металлической конструкцией 4 из трубы. Расстояние А между осями шарниров достигает 500 мм. Для создания жесткости трубу 4 выполняют с ребрами 8 из листовой стали.

Рис. 167. Крепление носовой опоры ГТУ на подвеске.

Редуктор ГТУ имеет отдельный фундамент, не связанный с фундаментами под турбины, поэтому его монтаж ничем не отличается от монтажа редуктора ГТЗА. Однако ввиду достаточной жесткости редуктора, его центровка с валопроводом производится с меньшей точностью: допуск на смещение — не более 0,1мм, на излом — не более 0,15 мм/м. Кроме того, допускается его установка не на клиновых, а на сферических прокладках, что упрощает монтаж. Газовые турбины центруют по редуктору с теми же допусками на смещение и излом, что и для вала редуктора; крепление турбин на фундаменте выполняется также на сферических прокладках.

Особенности монтажа камер сгорания. Камеры сгорания газотурбинных установок имеют различные конструкции и могут располагаться горизонтально, вертикально и, если их бывает несколько, в особом кожухе кольцевым образом. Монтаж камер сгорания заключается в их креплении на обработанном фундаменте крепежными болтами через овальные отверстия.

Особое внимание при монтаже следует обращать на качество изоляции камер, так как температура в них достигает 700—800° С. В качестве изолирующего материала применяют цемент с вермикулитом и добавкой асбеста. Для лучшего закрепления изоляции на стенки наружного корпуса с внутренней стороны приваривают шпильки, которые опутывают металлической сеткой или проволокой.