垫铁

靠灌浆层传递设备重量的安装工艺。设备安装通常是在设备底座下安放垫铁，借调整垫铁厚度，使设备安装达到所要求的标高和水平，并且能使设备底座下的各个部分，在二次灌浆时都能灌满，以使设备的全部重量通过垫铁很均匀地传递到基础上。无垫铁安装法是把找平、找正、找标高的调整工作利用斜铁或螺栓调正垫铁来进行。当调正工作做完，地脚螺栓拧紧后即进行二次灌浆。在二次灌浆层养护期满，达到应有的强度后，把斜铁或调整垫铁拆去，再将其空出来的位置处灌以水泥砂浆，并再次拧紧地脚螺栓，同时复查标高水平和中心线的正确性。无垫铁安装应注意：设备的二次灌浆层……

离心式压缩机组是石油化工装置的心脏设备，其安装质量直接关系到装置能否安全、平稳、长周期、满负荷的运行。在机组安装中，联轴器的对中找正质量直接影响机组的效能发挥及其使用寿命，联轴器的对中找正非常重要，必须采取切实有效的方法加以控制。过去离心压缩机组采用有垫铁安装，技术工艺复杂、劳动强度大、施工工期长、成本高，且采用垫铁法，机组的负荷实际只由垫铁组承受，二次灌浆层干固后砂浆都要发生收缩，砂浆与机组底座之间必然出现间隙，因此底座与机组受到不均匀的反向负荷，致使机组不能长周期正常运转[1]。采用无垫铁安装法，机组自重及地脚螺栓拧紧力均由二次灌浆层来承担，能很好地解决以上问题。
本文就以中国石化安庆石化总厂8万吨/年丙烯腈装置空压机组（离心压缩机组）为例来论述离心压缩机组的安装及对中找正方法。
2．无垫铁安装法[2]
安庆石化8万吨/年丙烯腈装置空压机组，是我国首次采用液力偶和器对电动机进行离合的大型离心式压缩机组，采用无垫铁安装法一次安装运行成功，经各制造厂专家和设计代表鉴定，是同类型机组中安装、调试效果最好的之一。
2.1无垫铁安装工艺原理
大型机组重量及运转时所产生的载荷完全由灌浆层承受，并传送到基础中去。若机组底座上配制了安装顶丝，安装前，利用座浆法在底座上安装顶丝处的基础上安装找正基准垫铁，然后用机器上已有的安装顶丝找平机器；若机组底座无安装顶丝，应用自制螺纹千斤顶进行机组的找平找正。用微膨胀混凝土（或无收缩水泥砂浆）灌注并随即捣实二次灌浆层，待二次灌浆层达到设计强度的75%以上时，取出千斤顶填实空洞或松掉顶丝，并复测水平度及轴的对中度。
2.2无垫铁安装形式[3,4]
2.2.1临时支撑形式
若机组底座上无调节螺钉（顶丝），可用自制螺纹千斤顶进行机组的找平找正，用无收缩水泥一次性灌浆完毕（应将千斤顶位置留出不灌，待砂浆强度达到75%以上时取出千斤顶，然后补灌留出位置），临时支撑形式如图1所示。

2.2.2用调节螺钉安装形式
若机器底座上带有调节螺钉（顶丝），安装时，只需在基础上与调节螺钉相对应的位置上埋设一块规格为100mm×100mm的找正基准垫铁，垫铁厚度按机组负荷进行选择，机组找平找正完毕后，用无收缩水泥一次性灌浆完毕即可。用调节螺钉安装形式如图2所示。

2.3无垫铁安装操作工艺
2.3.1采用临时支撑形式调整工艺
采用自制小型千斤顶进行机组调整时，千斤顶布置的位置和数量应根据机组重量、底座结构等具体情况而定。应先在基础上铲出千斤顶支承板窝，然后浇注一层稠密的高强度砂浆，并将支承板放在砂浆之上，再用粗水平尺找平。等砂浆达到一定强度要求后，即可将机器吊装就位，用自制小型千斤顶找正找平。
2.3.2采用调节螺钉调整工艺
安装前，基础上只需在顶丝的相应位置处，先按基准垫板的规格，铲出比基准垫板每边大20mm，深度15～20mm的座浆坑，然后浇注基准垫板的砂浆墩，埋设基准垫板，其水平度允许偏差为2mm。各基准垫板平面标高允许偏差为±5mm。基准垫板安装形式如图3所示。

3．联轴器对中找正
3.1联轴器对中找正工艺原理[5,6]
机组联轴器的对中找正，就是使机组各转子达到同一轴心线或冷态时要求的轴位置的调整过程，在调整前要选定一个转子的轴心线为基准。通过对中找正，机组的各转子轴线达到同轴心。机组在冷态时进行的对中找正，必须依据各机组所要求的冷态对中曲线进行调整。通过找正工具检测，得出基准轴与被调整轴分别在两半联轴器的端面间距、轴向倾斜及径向位移的偏差，用计算法或作图法，确定被调整轴各支座的调整量和机体的调整方向，通过调整使机组达到冷态对中曲线要求。
3.2三表法对中找正
安庆石化8万吨/年丙烯腈装置空压机组由电动机、液力偶和器、变速器、离心式压缩机和汽轮机五个主要部分组成，机组布置如图4所示。

3.2.1对中找正原则
本机组气流量大、转速高、结构复杂、零部件多，安装精度高，冷态安装时要考虑到机组热态下的正常运行。机组又具有多个底座，调整和找正难度较大。首先安装好变速器，以变速器齿轮轴为基准，然后向两侧延伸，调整其他机器。
3.2.2对中找正工艺

（1）两半联轴器沿圆周做四等分标志。
（2）将对中表架固定在基准轴（A轴）联轴器上，装上三块百分表（其中两轴向表的位置须装在同一平面180°对称位置上），为了调整方便，分别把指示在a1、b1′、b1″处的表值调为“0”，如图5所示。


（3）使标记a1对准被调整轴（B轴）联轴器的相对部位，按机组运转方向，同时转动两轴，每转90°分别记下三块表的读数，当转动一周，轴转回到初始位置时，三块表的读数均应回到“0”位，如有误差，应查明原因，重新测量。读数时要注意表的“正”、“负”。
（4）根据测得的表的实际读数确定B轴在垂直和水平方向上的调整量，三表法可以有效消除轴向窜动对调整精度的影响。
3.3对中找正时轴空间位置的确定
3.3.1调整轴中心径向偏差
（1）在垂直平面内（用V表示）：
△ay=（a3－a1）/2=a3/2 （a1=0）
（2）在水平平面内（用H表示）：
△ax=（a4－a2）/2
3.3.2调整轴中心轴向偏差
依据：b1=(b1′+b1″)/2 b2=(b2′+b2″）/2
b3=(b3′+b3″)/2 b4=(b4′+b4″）/2
（1）在垂直平面内（用V表示）
△by=（b3－b1）=（b3′+b3″）/2
（b1＇、 b1＂=0）
（2）在水平平面内（用H表示）：
△bx=（b4－b2）
=（b4＇－b2＇）/2+（b4＂－b2＂）/2
3.3.3两轴空间位置与跳动量之间的关系



3.4调整量的确定
两轴相对位置若不符合冷态对中曲线就要调整。调整量可以用作图法求得，也可以用计算法求得。下面介绍结合以上两种方法简化而导出的公式来确定调整量的方法，如图6所示。


3.4.1调整量计算简图的确定
从图中可以得出：
△OAB∽△OA′B′∽△OA″B″
且AB=△b/2，B′1=B″2=△a/2
则A′B′=△b/2•L1/R，A″B″=△b/2•L2/R
设在支承1，2处的调整量为H1和H2，则由图6的几何关系可得：
（1）H1=B′1+A′B′=△a/2+△b/2•L1/R=1/2（△a+△b•L1/R）
（2）H2=B″2+A″B″=△a/2+△b/2•L2/R=1/2（△a+△b•L2/R）
上述H1和H2的计算公式具有普遍性，适用于调整轴空间位置的任何一种情况。
3.4.2调整量的大小和调整方向的确定
上述H1和H2计算公式适用空间任何方向调整量大小的计算和调整方向的确定。
（1）在水平平面（用H表示）内调整：
把3.4.1中H1和H2公式中△a与△b分别用△ax、△bx代换（包括正负号）可得：
支承1处的调整量
H1x=1/2（△ax+△bx•L1/R）
支承2处的调整量
H2x=1/2（△ax+△bx•L2/R）
若H1x、H2x为正值，支承1、支承2分别向后移动H1x、H2x；
若H1x、H2x为负值，支承1、支承2分别向前移动H1x、H2x；
若H1x、H2x为0，支承1、支承2水平位置正确，不需移动。
（2）在垂直平面（用V表示）内调整：
把3.4.1中H1和H2公式中△a与△b分别用△ay、△by代换（包括正负号）可得：
支承1处的调整量
H1y=1/2（△ay+△by•L1/R）
支承2处的调整量
H2y=1/2（△ay+△by•L2/R）
若H1y、H2y为正值，支承1、支承2处机组底座应分别调高H1y、H2y的高度；
若H1y、H2y为负值，支承1、支承2处机组底座应分别降低H1y、H2y的高度；
若H1y、H2y为0，支承1、支承2垂直位置正确，不用调整。
支承的调高或降低用自制螺纹千斤顶或安装在底座上的调整顶丝来调整完成。
4．结束语
无垫铁安装具有工艺先进、施工质量好、施工周期短、劳动强度低、成本底等特点。能降低安装费用40～50%，能提高工效2～5倍，经济效益和社会效益十分显著，值得在大型机组安装中推广应用。
联轴器的对中找正方法很多，有单表法、双表法及三表法等，技术非常成熟，但随着科学技术的不断发展，激光找正法得到了很好的应用，在实际操作中，灵活运用各种找正方法，可以依据机组型式而定[7]。
参考文献
[1]《乙烯装置离心压缩机组施工技术规程》[S]，（SH/T3519～2002）
[2]《石油化工设备基础工程施工及验收规范》[S]，（SHJ3510～2000）
[3]《化工建设工程》[J]2004，12（3）：37-38，中国石油化工集团
[4]《石油化工建设》[J]2006，12（1）：23-26，中国石油化工集团
[5] 严济宽，《机械振动隔离技术》[M]，上海交通大学出版社，2002年
[6] 寇惠、付润兰，《故障诊断的振动理论基础》[M]，冶金工业出版社，1999年
[7] 张忠旭，《机械设备安装工艺》[M]，机械工业出版社，2004年
作者简介：
罗生梅，兰州理工大学机电工程学院副教授 硕士生导师。（兰州市 730050）。研究方向为制造技术及自动化等。 出版专著一部，获发明专利四项、省级奖励四项，发表论文四十多篇。
刘丽荣，兰州理工大学机电工程学院 硕士研究生。