王志華 陳躍飛

（湖南省電網(wǎng)公司東江水力發(fā)電廠，湖南 資興 423403）

1 前言

水電站壓力鋼管布置成明鋼管形式時須考慮設(shè)置伸縮節(jié)，伸縮節(jié)設(shè)置為減溫度應(yīng)力，有時也是為適應(yīng)鎮(zhèn)墩和支墩間的不均勻變位。十幾年來在一些水電站已成功地使用了波紋管伸縮節(jié)，這種新型結(jié)構(gòu)已顯示了許多優(yōu)點。但同時也暴露了在個別工程中因工程設(shè)計、產(chǎn)品安裝、機組調(diào)試、運行期間以以事故停機時相關(guān)人員未充分溝通而導致影響波紋管伸縮節(jié)安全運行的問題。

與一般的管道元件不同，波紋管是用相當薄的材料制作而成的，以便使安具有足夠的柔性，可以吸收在使用中預期出現(xiàn)的機械位移和熱位移。波紋管伸縮節(jié)屬于技術(shù)性很強的產(chǎn)品，對于在工程中使用的每一個波紋管伸縮他都必須全面考慮系統(tǒng)的工作特性、波紋管伸縮節(jié)的設(shè)計特點和制作質(zhì)量，以及安裝、測試和運行的規(guī)程。要使波紋伸縮節(jié)成為高度安全可靠的裝置，用戶、工程設(shè)計者和制造廠家相互之間的充分了解是必不可少的?；谶@個原則，本文結(jié)合一些已運行的工程實例，探討波紋管伸縮節(jié)在水電站壓力鋼管上安全應(yīng)用對工程設(shè)計、產(chǎn)品安裝、機組調(diào)試、運行期間以及事故停機的基本要求。

2 工程設(shè)計

2.1 波紋管伸縮節(jié)型式選擇

水電站壓力鋼管通常選用單式波紋管伸縮節(jié)，僅在沉降位移時才選用復式波紋管伸縮節(jié)。

2.2 導向支架

使用波紋管伸縮節(jié)時應(yīng)特別注意其側(cè)向剛度相對鋼管較小的特點，須在小于4D距離的支墩設(shè)置有足夠強度的導向以限制超出設(shè)計位移的變形。導向支架的側(cè)向荷載與波紋管伸縮節(jié)的制造誤差、鋼管的制造和安裝誤差、鋼管的內(nèi)水壓力等因素有關(guān)。所有誤差均在規(guī)范許可范圍內(nèi)時，側(cè)向荷載為15﹪的內(nèi)壓推力。

在使用復式波紋管伸縮節(jié)時，應(yīng)特別注意其側(cè)向剛度很小的特點，側(cè)向位移增大時，側(cè)向荷載會隨之增加；側(cè)向位移又會隨側(cè)向荷載的增加而增大。因此，必須在小于4D距離的支墩設(shè)置有足夠強度的導向以限制超出設(shè)計位移的變形。導向支架的側(cè)向荷載與波紋管伸縮節(jié)的制造誤差和側(cè)向位移、鋼管的制造和安裝誤差、鋼管的內(nèi)水壓力、鋼管柔性等因素有關(guān)。側(cè)向荷載的取值大小應(yīng)與制造廠家充分溝通。因較小口徑壓力鋼管的側(cè)向剛度相對較小，使用復式波紋管伸縮節(jié)時須特別慎重。

某電站壓力鋼管直徑φ680mm。工程設(shè)計時因考慮21號鎮(zhèn)墩與其上游第一個支墩之間有沉降位移(實際施工時21號鎮(zhèn)墩與其上游第一個支墩共基礎(chǔ)并無沉降位移)，在其間設(shè)置了一個復式波紋管伸縮節(jié)，機組自動調(diào)試過程中，壓力表讀數(shù)7.3MPa時，側(cè)向荷載導致壓力鋼管和波紋管伸縮節(jié)嚴重變形而使波紋管伸縮節(jié)失效。

2.3 波紋管伸縮節(jié)設(shè)計說明書

選用波紋管伸縮節(jié)時，工程設(shè)計者應(yīng)編制“波紋管伸縮節(jié)設(shè)計說明書”，典型的“波紋管伸縮節(jié)設(shè)計說明書”格式見表1。

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“波紋管伸縮節(jié)設(shè)計說明書”是制造廠家設(shè)計波紋管伸縮節(jié)的依據(jù)。

3 波紋管伸縮節(jié)的安裝

(1)波紋管伸縮節(jié)交付時，將附有“產(chǎn)品安裝說明書”，安裝前請有關(guān)人員認真閱讀，嚴格遵守“產(chǎn)品安裝說明書”的要求。

(2)產(chǎn)品儲存過程中應(yīng)采取有效措施，防止變形、銹蝕、影響正常變位的異物落入波紋管中。

(3)在產(chǎn)品起吊、搬運過程中請注意避免因猛烈碰撞而損壞產(chǎn)品。

(4)波紋管伸縮節(jié)與壓力鋼管采用焊接形式連接，焊接工藝同壓力鋼管的焊接工藝。

(5)注意波紋管伸縮節(jié)上的流向標志，按流向標志要求的方向安裝波紋管伸縮節(jié)。

(6)產(chǎn)品安裝過程中應(yīng)采取有效措施，防止包括焊渣在內(nèi)的異物進入波紋管而影響波紋管的正常變位。

(7)選擇合適的安裝溫度安裝波紋管伸縮節(jié)，保證波紋管在設(shè)計預計的狀態(tài)變位。

先澆筑鎮(zhèn)墩后安裝鋼管時.在焊接兩鎮(zhèn)墩之間的最后一道焊縫前(焊道預焊后)，拆除產(chǎn)品的運輸緊固件，以減小焊接應(yīng)力并保證波紋管在設(shè)計預計的狀態(tài)變位。

先安裝鋼管后澆筑鎮(zhèn)墩時，在澆筑鎮(zhèn)墩時拆除產(chǎn)品的運輸緊固件。以減小鎮(zhèn)墩的推力并保證波紋管在設(shè)計預計的狀態(tài)變位。

4 機組調(diào)試

(1)壓力鋼管沖水前應(yīng)檢查壓力鋼管和波紋管伸縮節(jié)，影響波紋管伸縮節(jié)正常變形的裝置和異物應(yīng)及時清除；任何異常變形應(yīng)采取措施糾正。

(2)壓力鋼管應(yīng)緩慢沖水，排盡空氣，避免因水壓急劇波動而影響壓力鋼管和波紋管伸縮節(jié)的安全。

某電站壓力鋼管直徑φ1136mm，設(shè)計水頭340m，壓力鋼管沖水時因前池閘門突然開啟，沒有排盡空氣，造成因空氣壓縮后急劇膨脹而使鋼管內(nèi)水壓急劇上升，使80m的鋼管嚴重變形，部分支墩鋼管滑落，引起波紋管伸縮節(jié)變形嚴重，所幸未造成波紋管伸縮節(jié)損壞漏水事故。

(3)機組自動調(diào)試時，應(yīng)采取有效措施控制因調(diào)速器在小開度時快速動作而帶來的水壓急劇波動引起壓力鋼管的振動。

機組自動調(diào)試過程中，應(yīng)密切觀察波紋管伸縮節(jié)的變形情況，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時與生產(chǎn)廠家溝』通處理，避免波紋管伸縮節(jié)損壞和失效。

某電站壓力鋼管直徑φ1000mm，設(shè)計水頭640m，靜水頭5.30m，機組自動調(diào)試時因調(diào)速器在小開度時快速動作，鋼管內(nèi)水壓力急劇上升，球閥前壓力表指針升至極限，鋼管內(nèi)水壓力超過10MPa，使8～9號鎮(zhèn)墩間鋼管嚴重變形，同時引起波紋管伸縮節(jié)變形嚴重，所幸未造成波紋管伸縮節(jié)損壞漏水事故。

5 運行期間

(1)安裝有波紋管伸縮節(jié)的水電站壓力鋼管通常在野外惡劣環(huán)境下工作，難以避免泥、石和人為對波紋管伸縮節(jié)的影響。因此，在運行期間應(yīng)定期對波紋管伸縮節(jié)進行巡查，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理，保證波紋管伸縮節(jié)安全運行。

某電站壓力鋼管直徑聲φ570mm，設(shè)計水頭1200m，靜水頭1028m，在機組運行期間的日常巡查中，發(fā)現(xiàn)未拆除的運輸拉桿嚴重影響波紋管伸縮節(jié)的伸長變形，及時拆除運輸拉桿，避免了壓力鋼管和鎮(zhèn)墩的安全事故發(fā)生。

(2)對波紋管伸縮節(jié)的定期巡查內(nèi)容包括：波紋管伸縮節(jié)變形是否正常、是否有落石或異物影響波紋管伸縮節(jié)正常變形、是否有落石等對波紋管伸縮節(jié)保護罩碰砸的痕跡等。

6 事故停機

事故停機時，由于需緊急關(guān)閉水輪機前的閥門，通常會引起壓力鋼管中壓力的變化，停機后應(yīng)檢查波紋管伸縮節(jié)的變形情況，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時與生產(chǎn)廠家溝通處理，避免波紋管伸縮節(jié)損壞和失效。

結(jié)語

通過數(shù)十個大、中、小型水電站工程壓力鋼管的應(yīng)用經(jīng)驗，證明波紋管伸縮節(jié)在水電站壓力鋼管上的應(yīng)用是成功的、安全的、有效的。在某些工程中發(fā)生的問題源自于工程設(shè)計者、用戶、安裝者、生產(chǎn)廠家之間的溝通不足。為保障波紋管伸縮節(jié)的安全應(yīng)用，建議在工程設(shè)計、建設(shè)、調(diào)試的各階段由用戶組織相關(guān)人員參加聯(lián)絡(luò)會，以增進工程設(shè)計者、用戶、安裝者、生產(chǎn)廠家之間的溝通。

[1]李正良,洪建凡,吳友邦,鐘秉章.波紋管伸縮節(jié)在水電站壓力管道上的應(yīng)用 [J].水電站設(shè)計，2000-12-30.