机械设备安装技术 ☆

激光对中技术和激光检测技术的应用、大型设备吊装采用计算机控制的液压同步提升技术和无线遥控液压同步技术、设备模块化集成技术的应用。

机械设备安装技术

• 设备基础种类及验收要求
  • 工业安装工程中的土建工程
    • 1.工业安装工程的项目为：土建工程、钢结构工程、设备工程、管遭工程、电气工程、自动化仪表工程、防腐蚀工程、绝热工程、炉窑砌筑工程九项。 2.土建工程主要指设备基础、工业装置中的建、构筑物。 3.工业安装工程中设备基础可根据施工质量控制和专业验收需要，按设备基础、楼层、施工段或变形缝进行划分。
  • 设备基础的种类及应用
    • 材料组成不同的设备基础种类及应用
      • 素混凝土基础
        • 砂、石、水泥等材料组成的基础，适用于承受荷载较小、变形不大的设备基础。
      • 钢筋混凝土基础
        • 由砂、石、水泥、钢筋等材料组成的基础，适用于承受荷载较大、变形较大的设备基础。
      • 垫层基础：大型储罐
        • 在基底上直接填砂，并在砂基础外围设钢筋混凝土圈梁挡护填砂，适用于使用后允许产生沉降的结构，如大型储罐。
    • 埋设深度不同的设备基础种类及应用
      • 浅基础
        • 扩展基础
        • 联合基础：轧机、铸造生产线、玻璃生产线
          • 由组合的混凝土结构组成，适用于底面积受到限制、地基承载力较低、对允许振动线位移控制较严格的大型动力设备基础，如：轧机、铸造生产线、玻璃生产线。
        • 独立基础
      • 深基础
        • 桩基础：透平压缩机、汽轮发电机组、锻压设备
          • 由承台、桩组成的基础形式，可分为预制桩和灌注桩两大类，适用于需要减少基础振幅、减弱基础振动或控制基础沉降和沉降速率的精密、大型设备的基础。如：透平压缩机、汽轮发电机组、锻压设备。
        • 沉井基础：冶炼、石油化工工程的烟囱和火炬，发电厂的洗涤塔
    • 结构形式不同的基础种类及应用
      • 大块式基础：应用广泛
      • 箱式基础
      • 框架式基础：电机、压缩机
    • 使用功能不同的基础种类及应用
      • 减震基础
      • 绝热层基础
  • 设备基础施工质量验收要求
    • 设备基础混凝土强度的验收要求
      • ( 1 )基础施工单位应提供设备基础质量合格证明文件,主要检查验收其混凝土配合比、混凝土养护及混凝土强度是否符合设计要求。 ( 2 )如果对设备基础的强度有怀疑时,可请有检测资质的工程检测单位对基础的强度进行复测。 ( 3 )重要的设备基础应做预压强度试验,预压合格并有预压沉降详细记录。如大型锻压设备、汽轮发电机组、大型油罐。
    • 设备基础位置、标高、几何尺寸的验收要求
      • ( 一 )基础的位置、标高、几何尺寸应符合设计图和《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB 50204-2015的规定,并有验收资料或记录。 ( 二 )设备基础位置和尺寸的主要检查项目： 1.基础的坐标位置; 2.不同平面的标高; 3.平面外形尺寸; 4.凸台上平面外形尺寸; 5.凹槽尺寸; 6.平面的水平度; 7.基础的垂直度; 8.预埋地脚螺栓的标高和中心距; 9.预埋地脚螺栓孔的中心线位置、深度和孔壁垂直度; 10.预埋活动地脚螺栓锚板的标高、中心线位置、带槽锚板和带螺纹孔锚板的平整度等。 ( 三 )检查基础坐标、中心线位置时,应沿纵、横两个方向测量,并取其中的最大值。
    • 设备基础外观质量检查验收
      • （1）基础外表面应无裂纹、空洞、掉角、露筋。 （2）基础表面和预留孔应清除干净。 （3）预留孔洞内无露筋、凹凸等缺陷。 （4）放置垫铁的基础表面应平整, （5）中心标板和基准点埋设牢固、标记清晰、编号准确。
    • 预埋地脚螺栓检查验收
      • ( 1 )直埋地脚螺栓中心距、标高及露出基础长度符合设计或规范要求,中心距应在其根部和顶部沿纵、横两个方向测量,标高应在其顶部测量。 ( 2 )直埋地脚螺栓的螺母和垫圈配套,螺纹和螺母保护完好。 ( 3 )活动地脚螺栓锚板的中心位置、标高、带槽或带螺纹锚板的水平度符合设计或规范要求。 ( 4 ) T形头地脚螺栓与基础板按规格配套使用,埋设T形头地脚螺栓基础板牢固、平正,地脚螺栓光杆部分和基础板刷防锈漆。 ( 5 )安装胀锚地脚螺栓的基础混凝土强度不得小于10MPa,基础混凝土或钢筋混凝土有裂缝的部位不得使用胀锚地脚螺栓。
    • 设备基础常见质量通病
      • ( 1 )基础上平面标高超差。高于设计或规范要求会使二次灌浆层高度过低;低于设计或规范要求会使二次灌浆层高度过高,影响二次灌浆层的强度和质量。 ( 2 )预埋地脚螺栓的位置、标高超差。地脚螺栓中心线偏移过大会使设备无法正确安装,标高偏差过大会使设备无法正确固定。 ( 3 )预留地脚螺栓孔深度超差。过浅会使地脚螺栓无法正确埋设。
• 机械设备安装程序
  • 机械设备安装的一般程序
    • 施工准备 → 设备开箱检查 → 基础测量放线 → 基础检查验收 → 垫铁设置 → 设备吊装就位 → 设备安装凋整 → 设备固定与灌浆 → 设备零部件清洗与装配 → 润滑与设备加油 → 设备试运转 → 工程验收。
  • 机械设备安装主要工序内容
    • （二）设备开箱检查
      • 机械设备开箱时,应由建设单位、监理单位、施工单位共同参加,按下列项目进行检查和记录： 1.箱号、箱数以及包装情况。 2.设备名称、规格和型号,重要零部件需按标准进行检查验收。 3.随机技术文件(如使用说明书、合格证明书和装箱清单等)及专用工具。 4.有无缺损件,表面有无损坏和锈蚀。 5.其他需要记录的事项。
    • （三）基础测量放线
      • 2.机械设备就位前,应按工艺布置图并依据相关建筑物轴线、边缘线、标高线,划定设备安装的基准线和基准点。 3.生产线的纵、横向中心线以及主要设备的中心线应埋设永久性中心线标板,主要设备旁应埋设永久性标高基准点,使安装过程和生产维修均有可靠的依据,例如：烧结机的主轴线(纵向中心线)和头部大星轮轴线(横向中心线)。对于重要、重型、特殊设备需设置沉降观测点,用于监视、分析设备在安装、使用过程中基础的变化情况,例如：汽轮发电机组、透平压缩机组。
    • （五）垫铁设置
      • 设置垫铁的作用： 一是找正调平机械设备，通过调整垫铁的厚度，可使设备安装达到设计或规范要求的标高和水平度； 二是能把设备重量、工作载荷和拧紧地脚螺栓产生的预紧力通过垫铁均匀地传递到基础。
    • （七）设备安装调整
      • 1.设备调整应根据设备技术文件或规范要求的精度等级，调整设备自身和相互位置状态，例如：设备的中心位置、水平度、垂直度、平行度等。 2.精度检测是检测设备、零部件之间的相对位置误差，如：垂直度、平行度、同轴度等。
    • （八）设备固定与灌浆
      • 设备固定
      • 设备灌浆
        • 设备灌浆分为一次灌浆和二次灌浆。 一次灌浆是设备粗找正后，对地脚螺栓预留孔进行的灌浆。 二次灌浆是设备精找正、地脚螺栓紧固、检测项目合格后对设备底座和基础间迸行的灌浆。
    • （十）润滑与设备加油
      • 润滑与设备加油是保证机械设备正常运转的必要条件，通过润滑剂减少摩擦副的摩擦、表面破坏和降低温度，使设备具有良好工作性能，延长使用寿命。
    • （十一）设备试运转
      • 设备试运转是综合检验设备制造和设备安装质量的重要环节。
      • 安装后的调试
      • 单体试运转
        • 按规定时间对单台设备进行全面考核。 设备单体试运转的顺序是： 先手动，后电动； 先点动，后连续； 先低速，后中、高速。
        • 单体无负荷试运转
        • 单体负荷试运转
          • 单体负荷试运转只是对于 无须联动的设备 和 负荷联动试运转规定需要做单体负荷试验的设备 才进行。
      • 无负荷联动试运转
      • 负荷联动试运转
        • 在投料的情况下，全面考核设备安装工程的质量，考核设备的性能、生产工艺和生产能力，检验设计是否符合和满足正常生产的要求。 负荷联动试运转应按生产工艺流程进行， 需要进行热负荷试运转的设备(如工业炉设备)，则往往伴随着试生产进行。
    • （十二）工程验收
      • 1.机械设备安装工程的验收程序一般按单体试运转、无负荷联动试运转和负荷联动试运转三个步骤进行。 2. 无须联动试运转的工程，在单体试运转合格后即可办理工程验收手续； 须经联动试运转的工程，则在负荷联动试运转合格后方可办理工程验收手续。 3. 无负荷单体和联动试运转规程由施工单位负责编制，并负责试运转的组织、指挥和操作，建设单位及相关方人员参加。 负荷单体和联动试运转规程由建设单位负责编制，并负责试运转的组织、指挥和操作，施工单位及相关方可依据建设单位的委托派人参加，配合负荷试运转。 4.无负荷单体和联动试运转符合要求后，施工单位与建设单位、监理单位、设计单位、质量监督部门办理工程及技术资料等相关交接手续。 5.工程验收合格，符合合同约定、设计及验收规范要求，应即时办理工程验收。
• 机械设备安装方法
  • 机械设备安装的分类
    • 整体安装
      • 整体安装的关键在于保证设备的定位位置精度和各设备间相互位置精度。
    • 解体安装
      • 解体安装不仅要保证设备的定位位置精度和各设备间相互位置精度，还必须再现制造、装配的精度，达到制造厂的标准，保证其安装精度要求。
    • 模块化安装
  • 机械设备典型零部件的装配
    • 螺纹连接件装配
      • 有预紧力要求的螺纹连接常用紧固方法：定力矩法、测量伸长法、液压拉伸法、加热伸长法。
    • 过盈配合件装配
      • 过盈配合件的装配方法,一般采用压入装配、低温冷装配和加热装配法,而在安装现场,主要采用加热装配法。
    • 齿轮装配
      • ( 1 )齿轮装配时,齿轮基准面端面与轴肩或定位套端面应靠紧贴合,且用0.05mm塞尺检查不应塞入;基准端面与轴线的垂直度应符合传动要求。 ( 2 )相互啮合的圆柱齿轮副的轴向错位,应符合下列规定: 1 )齿宽B＜100mm时,轴向错位应≤5%B； 2 )齿宽B＞100mm时,轴向错位应≤5mm。 ( 3 )用压铅法检查齿轮啮合间隙时,铅丝直径不宜超过间隙的3倍,铅丝的长度不应小于5个齿距,沿齿宽方向应均匀放置至少2根铅丝。 ( 4 )用着色法检查传动齿轮啮合的接触斑点,应符合下列要求: 1 )应将颜色涂在小齿轮上,在轻微制动下,用小齿轮驱动大齿轮,使大齿轮转动3-4转。 ？2 )圆柱齿轮和蜗轮的接触斑点,应趋于齿侧面中部;圆锥齿轮的接触斑点,应趋于齿侧面的中部并接近小端;齿顶和齿端棱边不应有接触。 3 )传动齿轮啮合接触斑点的百分率计算值应符合《机械设备安装工程施工及验收通用规范》 GB 50231-2009的规定。 4 )可逆转的齿轮副,齿的两面均应检查。
    • 联轴器装配
      • （2）联轴器装配时,两轴心径向位移、两轴线倾斜和端面间隙的测量方法,应符合下列要求: ？1 )将两个半联轴器暂时互相连接,应在圆周上画出对准线或装设专用工具,其测量工具可采用塞尺直接测量、塞尺和专用工具测量或百分表和专用工具测量。 ？2 )将两个半联轴器一起转动,应每转90°测量一次,并记录5个位置的径向位移测量值和位于同一直径两端测点的轴向测量值。 3 )两轴心径向位移、两轴线倾斜计算值应符合《机械设备安装工程施工及验收通用规范》 GB 50231-2009的规定。 4 )测量联轴器端面间隙时,应将两轴的轴向相对施加适当的推力,消除轴向窜动的间隙后,再测量其端面间隙值。
    • 轴承装配
      • 滑动轴承装配
        • 1 )瓦背与轴承座孔的接触要求、上下轴瓦中分面的接合情况、轴瓦内孔与轴颈的接触点数,应符合随机技术文件规定。 对于厚壁轴瓦,在未拧紧螺栓时,用0.05mm塞尺从外侧检查上下轴瓦接合面,任何部位塞入深度应不大于接合面宽度的1/3; 对于薄壁轴瓦,在装配后,在中分面处用0.02mm塞尺检查,不应塞入。薄壁轴瓦的接触面不宜研刮。 2 )轴颈与轴瓦的侧间隙可用塞尺检查,单侧间隙应为顶间隙的1/2~1/3。 轴颈与轴瓦的顶间隙可用压铅法检查,铅丝直径不宜大于顶间隙的3倍;顶间隙计算值应符合《机械设备安装工程施工及验收通用规范》 GB 50231一2009的规定。
      • 滚动轴承装配
        • 1 )装配方法有压装法和温差法两种。 采用压装法装配时,压入力应通过专用工具或在固定圈上垫以软金属棒、金属套传递,不得通过轴承的滚动体和保持架传递压入力; 采用温差法装配时,应均匀地改变轴承的温度,轴承的加热温度不应高于120℃,冷却温度不应低于-80℃。 2 )轴承外圈与轴承座孔在对称于中心线120°范围内、与轴承盖孔在对称于中心线90°范围内应均匀接触,且用0.03mm的塞尺检查时,塞尺不得塞入轴承外圈宽度的1/3。 3 )轴承装配后应转动灵活。采用润滑脂的轴承,应在轴承1/2空腔内加注规定的润滑脂;采用稀油润滑的轴承,不应加注润滑脂。
  • 机械设备固定
    • 设备与基础的固定方式主要采用地脚螺栓连接，通过调整垫铁将设备找正调平，然后灌浆将设备固定在设备基础上。
    • 地脚螺栓
      • 固定地脚螺栓
        • 固定地脚螺栓又称为短地脚螺栓，它与基础浇灌在一起，用来固定没有强烈振动和冲击的设备。 如：直钩螺栓、弯钩螺栓、弯折螺栓、 U形螺栓、爪式螺栓、锚板螺栓等。
      • 活动地脚螺栓
        • 活动地脚螺栓又称长地脚螺栓，是一种可拆卸的地脚螺栓，用于固定工作时有强烈振动和冲击的重型机械设备。 如：T形头螺栓、拧入式螺栓、对拧式螺栓等。
      • 胀锚地脚螺栓
        • 部分静置的简单设备或辅助设备有时采用胀锚地脚螺栓的连接方式。 胀锚地脚螺栓安装应满足下列要求： 1 )胀锚地脚螺栓中心到基础边缘的距离不小于7倍的胀锚地脚螺栓直径。 2 )安装胀锚地脚螺栓的基础强度不得小于10MPa。 3 )钻孔处不得有裂缝，钻孔时应防止钻头与基础中的钢筋、埋管等相碰。 4 )钻孔直径和深度应与胀锚地脚螺栓相匹配。
      • 粘接地脚螺栓
    • 垫铁
  • 机械设备安装新技术应用
    • 激光对中技术和激光检测技术的应用
    • 大型设备吊装采用计算机控制的液压同步提升技术和无线遥控液压同步技术
    • 设备模块化集成技术的应用
• 机械设备安装精度控制要求
  • 机械设备安装精度
    • 1.设备安装精度是指安装过程中为保证整套装置正确联动所需的各独立设备之间的位置精度。 2.单台设备通过合理的安装工艺和调整方法能够重现的制造精度。 3.整台(套)设备在使用中的运行精度。
  • 影响设备安装精度的因素
    • 设备基础：强度、沉降和抗振性能
    • 垫铁埋设：承载面积和接触情况
    • 设备灌浆：强度和密实度
    • 地脚螺栓：紧固力和垂直度
    • 设备制造：加工精度和装配精度
      • 设备制造对安装精度的影响主要是加工精度和装配精度。 1.设备制造质量达不到设计要求，对安装精度直接产生影响，且多数问题无法现场处理，因此设备出厂前的质量检验至关重要。 2.解体设备的装配精度将直接影响设备的运行质量，包括各运动部件之间的相对运动精度，配合面之间的配合精度和接触质量。 ( 1 )现场组装大型设备各运动部件之间的相对运动精度包括直线运动精度、圆周运动精度、传动精度等，如大型滚齿机安装时若传动链未端的蜗轮副因安装精度超差，产生运行误差，将会影响加工齿轮的加工精度。 ( 2 )配合精度是指配合表面之间达到规定的配合间隙或过盈的接近程度，它直接影响配合的性质，如轴承装配。 ( 3 )接触质量是指配合表面之间的接触面积的大小和分布情况，它主要影响相配零件之间接触变形的大小，从而影响配合性质的稳定性和寿命，如齿轮啮合。 3.设备基准件的安装精度包括标高差、水平度、铅垂度、直线度、平行度等，将直接影响设备各部件间的相互位置精度和相对运动精度。如龙门刨床的床身导轨的直线度和导轨之间的平行度将影响工作台的直线运动精度。
    • 测量误差：仪器精度和基准精度
      • 2.测量过程包括测量对象、计量单位、测量方法和测量精度四个要素。 3.主要形状误差、位置误差的检测方法及其误差评定。 ( 1 )形状误差是指被测实际要素对其理想要素的变动量。主要形状误差有直线度、平面度、圆度、圆柱度等。 ( 2 )位置误差是指关联实际要素的位置对基准的变动全量。主要位置误差有平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度等。 ( 3 )检测方法及其误差评定:在确定检测方法时,关键是如何将理想要素体现出来。采用不同的测量方法比较的结果,经一定数据处理后,可得到其误差。
    • 环境因素：基础温度变形、设备温度变形和恶劣环境场所
      • 气温升高时，上部温度比下部温度高，设备基础中间上拱； 气温下降时，上部温度比下部温度低，设备基础中间下陷。
  • 安装精度的控制方法
    • 提高安装精度的方法
      • 1.应从人、机、料、法、环等方面着手，尽量排除和避免影响安装精度的诸因素。尤其要强调人的作用，应选派具有相应技术水平和责任心的人员去从事相应的安装工作，有适当、先进、可行的施工工艺，配备完好适当的施工机械和与安装精度要求相适应的测量器具，在适宜的环境下操作，才能提高安装质量，保证安装精度。 2.根据设备的设计精度、结构特点，选择适当、合理的装配和调整方法。采用可补偿件的位置或选择装入一个或一组合适的固定补偿件的办法调整，抵消过大的安装累积误差。 3.选择合理的检测方法，包括测量器具和测量方法，其精度等级应与被检测设备的精度要求相适应。 4.必要时选用修配法，对补偿件进行补充加工，抵消过大的安装累积误差。这种方法是在调整法解决不了时才使用。 5.设备安装允许有一定的偏差，偏差方向的确定是一项复杂的、技术性极强的工作，对于一种偏差方向，往往要考虑多种因素，应以主要因素来确定安装精度的偏差方向。有些偏差有方向性，在设备技术文件中一般会有规定，当设备技术文件中无规定时，可按下列原则进行： ( 1 )有利于抵消设备附属件安装后重量的影响； ( 2 )有利于抵消设备运转时产生的作用力的影响； ( 3 )有利于抵消零部件磨损的影响； ( 4 )有利于抵消摩擦面间油膜的影响。
    • 设备安装偏差方向的控制
      • 补偿温度变化所引起的偏差
        • 调整两轴心径向位移时，运行中温度高的一端(汽轮机、干燥机)应低于温度低的一端(发电机、鼓风机、电动机)； 调整两轴线倾斜时，上部间隙小于下部间隙； 调整两端面间隙时选择较大值，使运行中温度变化引起的偏差得到补偿。
      • 补偿受力所引起的偏差
        • 例如，带悬臂转动机构的设备，受力后向下和向前倾斜，安装时就应控制悬臂轴水平度的偏差方向和轴线与机组中心线垂直度的方向，使其能补偿受力引起的偏差变化。
      • 补偿使用过程中磨损所引起的偏差
      • 设备安装精度偏差的相互补偿
        • 例如，控制相邻辊道轴线与机组中心线垂直度偏差的方向相反，控制相邻设备水平度偏差的方向相反，就可以减少产品在机组运行中的跑偏。