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        沖擊式水輪機(jī)配水環(huán)管的安裝

        2014-08-29 01:21:22
        四川水力發(fā)電 2014年2期
        關(guān)鍵詞:百分表水壓試驗(yàn)管節(jié)

        蘇 征 平

        (中國水利水電第十工程局有限公司,四川 都江堰 611830)

        1 概 述

        瑪依納水電站位于哈薩克斯坦共和國東南部阿拉木圖州萊姆別克區(qū)的恰倫河上游,電站距阿拉木圖市約260 km。該水電站擁有哈薩克斯坦共和國目前建成的、單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組,也是亞洲目前建成的、單機(jī)容量最大的沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組。

        電站引水發(fā)電系統(tǒng)型式為“一洞一井一管兩機(jī)”。引水隧洞長4 912 m,洞徑由5.6 m漸變到4.1 m。調(diào)壓井為豎井,直徑6 m,深178.41 m;調(diào)壓井后的壓力鋼管總長度約為4 251 m,壓力鋼管主管直徑4.1 m,支管直徑2.8 m,支管長度約68 m。電站裝設(shè)2×150 MW沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組。水輪機(jī)型號(hào):CJ1085X-L-350/6×29,額定水頭471.1 m, 額定流量36.25 m3/s, 額定出力153.5 MW, 額定轉(zhuǎn)速250 rpm。

        2 配水環(huán)管的組裝

        大型多噴嘴沖擊式水輪機(jī)配水環(huán)管安裝比混流式水輪機(jī)蝸殼安裝復(fù)雜,安裝控制參數(shù)多。

        瑪依納水電站水輪機(jī)配水環(huán)管進(jìn)口直徑為φ2 300,配水環(huán)管出口直徑為6~1 060 mm,設(shè)計(jì)壓力為6.52 MPa,試驗(yàn)壓力為9.78 MPa。

        配水環(huán)管采用16 MnR鋼板焊接而成,在廠內(nèi)進(jìn)行整體預(yù)裝,分7節(jié)運(yùn)至工地現(xiàn)場進(jìn)行組裝和節(jié)間焊縫的焊接。安裝完成后進(jìn)行工地焊縫的探傷檢查,合格后進(jìn)行水壓試驗(yàn)和保壓澆筑混凝土。

        配水環(huán)管安裝平面布置情況見圖1。

        2.1 安裝準(zhǔn)備工作

        安裝的準(zhǔn)備工作是否做得充分合理,是保證安裝施工質(zhì)量和安裝施工工期的關(guān)鍵一步。根據(jù)廠家裝配圖并結(jié)合該電站的特點(diǎn),配水環(huán)管的組裝必須搭設(shè)安裝臨時(shí)測量平臺(tái),此平臺(tái)必須牢靠,安裝的基準(zhǔn)點(diǎn)、線通過全站儀放置在平臺(tái)、尾水側(cè)壁及中心線架上。安裝基準(zhǔn)點(diǎn)及線放置完成后,應(yīng)對(duì)配水環(huán)管支墩預(yù)埋基礎(chǔ)板進(jìn)行復(fù)查,檢查各節(jié)管的相關(guān)尺寸,清理工地焊縫等。

        圖1 配水環(huán)管安裝平面布置圖

        2.2 定位節(jié)安裝

        根據(jù)現(xiàn)場條件及配水環(huán)管各節(jié)的到貨尺寸,確定以配水環(huán)管6號(hào)裝配節(jié)(尾端節(jié))為定位節(jié)。吊起6號(hào)裝配管節(jié),在支墩上帶上基礎(chǔ)螺栓,按圖紙要求的高程初步調(diào)整個(gè)基礎(chǔ)螺栓的高度,再把6號(hào)裝配管節(jié)吊放在基礎(chǔ)支墩上,用水準(zhǔn)儀檢查管節(jié)的安裝高程,待高程合格后,進(jìn)行軸線和控制點(diǎn)的調(diào)整。檢查分流管法蘭端面的垂直度及其與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓切線的距離,要求法蘭端面垂直度不大于0.2 mm,至轉(zhuǎn)輪節(jié)圓切線的垂直距離為±2 mm。當(dāng)各控制點(diǎn)及相關(guān)尺寸檢查符合要求后,首先將基礎(chǔ)螺栓與基礎(chǔ)板進(jìn)行焊接,再按要求焊接足夠的加固支撐。焊接過程要用百分表進(jìn)行監(jiān)測,防止由于焊接而使管節(jié)產(chǎn)生位移。

        1~6節(jié)組裝完成、檢查6個(gè)法蘭的相關(guān)尺寸符合要求后,在每處分節(jié)位置均布裝焊四件工藝加固板,工藝加固板尺寸為250 mm×150 mm×16 mm。每個(gè)管節(jié)的調(diào)整以法蘭中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行,每安裝完成一個(gè)管節(jié),均應(yīng)進(jìn)行加固,并在加固焊接過程中進(jìn)行監(jiān)測。

        在各法蘭的端面、最低點(diǎn)和側(cè)面各放置一塊百分表,以便在焊接過程中測量變化值。

        全部管節(jié)組裝完成后,進(jìn)行焊接前的數(shù)據(jù)復(fù)查。

        3 配水環(huán)管節(jié)間焊接

        (1)首先對(duì)焊縫進(jìn)行定位焊,每段定位焊縫不小于100 mm,間距500~600 mm,焊縫厚度不小于10 mm。

        (2)焊縫在焊前預(yù)熱溫度不小于80 ℃,層間溫度不大于260 ℃。

        (3)焊接材料為標(biāo)號(hào)GB E5015,φ3.2、φ4的焊條。

        (4)焊接工藝規(guī)范見表1。

        表1 焊接工藝規(guī)范表

        (5)在焊接根部焊縫時(shí)必須選用φ3.2規(guī)格焊條,使用小規(guī)范電流施焊。焊接過程中,除第一層和最后一層焊縫外均需充分錘擊以消除應(yīng)力。焊縫寬度不得大于15 mm。

        (6)焊接順序:首先焊接第一節(jié)岔管的焊縫、第6節(jié)與第5節(jié)間的焊縫、第4節(jié)與第3節(jié)間的焊縫、第2節(jié)與第1節(jié)間的焊縫。

        焊接過程中,根據(jù)百分表的變化作適當(dāng)調(diào)整。

        (7)焊接采用多層多道退步焊接的方法,每300~400 mm為一段,層間焊接接頭至少錯(cuò)開50 mm。

        (8)焊后打磨焊縫表面至圖紙要求,按圖紙要求進(jìn)行探傷。

        (9)割除配水環(huán)管分節(jié)處的工藝加強(qiáng)板及臨時(shí)吊耳,進(jìn)行修焊和打磨及PT探傷檢查。

        焊接變形是不可避免的,如何有效地控制焊接變形在許可的范圍內(nèi),需要在工程實(shí)際中進(jìn)行總結(jié),不斷完善焊接工藝。比如,瑪依納水電站1號(hào)機(jī)組配水環(huán)管在焊接后進(jìn)行整體檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)整體收縮了2 mm,為此,在2號(hào)機(jī)組組裝時(shí)即考慮了這些變形,取得了預(yù)想的效果。

        4 配水環(huán)管整體水壓試驗(yàn)

        進(jìn)行配水環(huán)管水壓試驗(yàn)的目的:檢查配水環(huán)管焊縫的焊接質(zhì)量,消除焊接內(nèi)應(yīng)力,模擬配水環(huán)管靜壓條件下的應(yīng)變狀態(tài)。

        配水環(huán)管整體水壓試驗(yàn)的實(shí)施。

        工地現(xiàn)場組合焊接完成并經(jīng)探傷合格后,進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)時(shí),升壓及降壓速度應(yīng)控制在0.1 MPa/min以內(nèi),升壓至3 MPa后,保壓10 min,詳細(xì)記錄壓力值、百分表變化情況,檢查配水環(huán)管法蘭及各部位無滲漏后繼續(xù)升壓;壓力升至4.9 MPa時(shí),保壓10 min,詳細(xì)記錄壓力值、百分表變化情況,檢查配水環(huán)管法蘭及各部位無滲漏后繼續(xù)升壓至6.52 MPa,保壓10 min,檢查無異常后繼續(xù)升壓至9.78 MPa,穩(wěn)壓60 min,檢查無異常后,將壓力降至6.52 MPa,穩(wěn)壓4 h,將壓力降至4.52 MPa,進(jìn)行保壓混凝土澆筑。

        水壓試驗(yàn)曲線見圖2。

        圖2 水壓試驗(yàn)曲線圖

        5 配水環(huán)管保壓混凝土澆筑

        在現(xiàn)場水壓試驗(yàn)合格后,將配水環(huán)管內(nèi)的水

        壓降至4.52 MPa,保持此壓力進(jìn)行混凝土澆筑。

        在混凝土澆筑過程中,隨時(shí)對(duì)配水環(huán)管內(nèi)的水壓進(jìn)行監(jiān)視,保證水壓力在4.52±0.5 MPa范圍內(nèi),并注意監(jiān)視配水環(huán)管各法蘭的位移情況,以便調(diào)整和控制混凝土的澆筑速度和方位。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后,排除水壓。

        6 結(jié) 語

        筆者通過對(duì)哈薩克斯坦共和國瑪依納水電站配水環(huán)管的組裝、焊接工藝、水壓試驗(yàn)及保壓進(jìn)行混凝土澆筑的介紹,希望能為同類機(jī)組的安裝施工提供有益的借鑒。

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