張召

摘? ?要：在信息化時(shí)代，數(shù)字化已經(jīng)成為各行各業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和方向。實(shí)體模型技術(shù)是新一代實(shí)際平臺(tái)采用的一種新型技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)的平面和二維設(shè)計(jì)不易識(shí)別的特點(diǎn)，采用實(shí)體建模技術(shù)后，設(shè)計(jì)目標(biāo)更加立體化、形象化。以實(shí)體模型技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了虛擬化、數(shù)字化、智能化，將其引入電廠基建和基建缺陷處理中，必將降低設(shè)計(jì)錯(cuò)誤率和提高缺陷消除準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：低壓缸;建模;定位臂

在某電廠本體安裝過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)橫向定位臂預(yù)埋件預(yù)埋深度有誤，與設(shè)計(jì)偏差215 mm左右。此缺陷是施工單位在安裝定位臂時(shí)才發(fā)現(xiàn)的：兩定位臂的中心距過(guò)小，低壓內(nèi)缸無(wú)法就位。由于發(fā)現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)正是施工的高峰期，因此，給按時(shí)完成施工節(jié)點(diǎn)計(jì)劃造成了很大的負(fù)面影響。

1? ? 汽輪機(jī)本體型號(hào)簡(jiǎn)介

該電廠汽輪機(jī)為單軸、一次中間再熱、三缸兩排汽超超臨界直徑空冷機(jī)組，本體布置為采用高中壓分缸和單低壓缸。末級(jí)葉片長(zhǎng)度1 030 mm，為目前國(guó)內(nèi)空冷火力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)度之最。額定功率660 MW，額定主蒸汽壓力28 MPa，額定主蒸汽溫度600 ℃，額定再熱蒸汽溫度620 ℃。

高壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)，通流級(jí)數(shù)為12個(gè)壓力級(jí)，高壓內(nèi)缸采用紅套環(huán)緊固的圓筒形結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)汽腔室為變截面結(jié)構(gòu)，配合雙調(diào)門無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)節(jié)流配汽，采用切向進(jìn)汽和變截面設(shè)計(jì)。安裝形式為制造廠精裝，整體發(fā)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，模塊化就位。

中壓缸為常規(guī)單流程雙層缸設(shè)計(jì)，通流級(jí)數(shù)為10個(gè)壓力級(jí)。

低壓缸為低壓內(nèi)缸支撐臂獨(dú)立支撐的新型結(jié)構(gòu)，通流級(jí)數(shù)為2×4個(gè)壓力級(jí)。內(nèi)缸支撐在與基礎(chǔ)項(xiàng)鏈的4個(gè)支撐座上，內(nèi)缸軸向由汽機(jī)側(cè)支撐座定位，橫向由埋于基礎(chǔ)中的定位臂定位。在內(nèi)、外缸之間蒸汽進(jìn)口處設(shè)有波紋管膨脹節(jié)，支撐座、定位臂與外缸之間均設(shè)有膨脹節(jié)，此處允許內(nèi)、外缸，外缸與支撐座、定位臂之間有相對(duì)的位移，并防止空氣滲入排汽裝置。低壓內(nèi)缸在軸向膨脹時(shí)，以前支撐座為死點(diǎn)，向發(fā)電機(jī)方向膨脹，內(nèi)缸的膨脹間隙在內(nèi)缸貓爪和后支撐座的接觸面部分。因此，支撐座和定位臂的定位質(zhì)量尤其重要。

此類型低壓缸的外缸與排汽裝置焊接在一起，外缸的膨脹與內(nèi)缸的膨脹并不相互關(guān)聯(lián)，此新型技術(shù)外缸膨脹對(duì)內(nèi)缸的中心不產(chǎn)生任何影響，能良好地適應(yīng)空冷機(jī)組背壓和排汽溫度變化。

2? ? 正確預(yù)埋實(shí)體模型建立及缺陷簡(jiǎn)析

電廠的實(shí)際工作是由地域分散的群體借助計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)相互配合完成的一項(xiàng)任務(wù)，協(xié)同設(shè)計(jì)工作面臨空間、時(shí)間、軟件使用、標(biāo)準(zhǔn)不同等障礙，這些障礙必然造成在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)配合錯(cuò)誤和相互銜接不暢的問(wèn)題。并且傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙比較抽象，不能反映現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的布置情況，經(jīng)常出現(xiàn)“錯(cuò)、漏、碰、缺”等問(wèn)題。將實(shí)體模型技術(shù)引入電廠的設(shè)計(jì)和基建階段，可以解決上述設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)病、多發(fā)病，提高出圖的質(zhì)量。

在分析發(fā)生缺陷的原因時(shí)發(fā)現(xiàn)，在電力設(shè)計(jì)院和汽輪機(jī)廠家提供的傳統(tǒng)圖紙上，只能簡(jiǎn)單地查看預(yù)埋件不連續(xù)的定位尺寸，并且定位尺寸較多，還涉及多張圖紙的相互參考，沒(méi)能直觀地反映預(yù)埋件在正確位置時(shí)與其他設(shè)備的相互關(guān)系。在參考所有的數(shù)據(jù)后，利用實(shí)體制圖軟件，按照定位臂和預(yù)埋件的1∶1尺寸繪制定位臂安裝圖（見(jiàn)圖1）、正確預(yù)埋件位置圖（見(jiàn)圖2）和錯(cuò)誤預(yù)埋件位置圖（見(jiàn)圖3）共3張實(shí)體模型圖。在圖中可以清晰地看出定位臂預(yù)埋件在正確位置時(shí)與周圍設(shè)備的相互關(guān)系。

通過(guò)比較圖2和圖3，可以直觀地發(fā)現(xiàn)預(yù)埋件錯(cuò)誤定位和正確定位的明顯不同：正確定位臂預(yù)埋件應(yīng)該深入本機(jī)基座內(nèi)部，而錯(cuò)誤的預(yù)埋則是預(yù)埋件的端口與本體基座齊平。

3? ? 錯(cuò)誤預(yù)埋后的實(shí)體模型建立及分析

假設(shè)不對(duì)此缺陷進(jìn)行任何處理，在預(yù)埋件和定位臂之間，添加上本體基座、前端板、后端板、低壓外缸和膨脹節(jié)，將其之間的實(shí)際組合生成實(shí)體模型。通過(guò)分析實(shí)體模型圖，發(fā)現(xiàn)除了低壓內(nèi)缸無(wú)法正常就位的安裝缺陷外，還有以下兩個(gè)明顯的安裝缺陷區(qū)域。

由于預(yù)埋件的軸向定位尺寸向中心線內(nèi)移了215 mm，所以膨脹節(jié)與定位臂的焊接凸臺(tái)出現(xiàn)錯(cuò)位，導(dǎo)致兩者之間不能組合焊接在一起形成對(duì)低壓外缸的封閉，且膨脹節(jié)也不可能重新設(shè)計(jì)和制造。

預(yù)埋件在軸向方向向中心線偏移，導(dǎo)致定位臂前端板的前移，也就造成了膨脹節(jié)與定位臂的前端板發(fā)生重疊，無(wú)法安裝。

4? ? 缺陷處理方案的實(shí)體模型建立及分析

因此組織召開(kāi)了由監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、汽輪機(jī)廠家和工程部，4家單位共同參與的缺陷處理專題會(huì)議，在會(huì)議中提出了多種處理方案，并對(duì)其中4種方案進(jìn)行了可行性的論證。

方案一：將預(yù)埋件從本體基座中取出來(lái)，重新定位。此方案意圖恢復(fù)設(shè)計(jì)原型，這樣的優(yōu)點(diǎn)是保證了原始的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，提高了定位臂的預(yù)埋強(qiáng)度，但是這只是從理論上出發(fā)的，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工后認(rèn)為，如果將定位臂取出來(lái)，需要將本體混凝土基座打洞，會(huì)傷害到內(nèi)部的鋼筋，不僅工作量大，而且由于定位臂預(yù)埋件需要與本體基座的鋼筋進(jìn)行焊接，這樣就不能保證重新澆灌后預(yù)埋件的強(qiáng)度，因此不予采用。

方案二：將橫向定位臂后部切除215 mm，整體縮短定位臂的長(zhǎng)度，然后定位臂后端板與預(yù)埋件底部貼合。在三維圖中會(huì)發(fā)現(xiàn)定位臂的后部灌漿長(zhǎng)度明顯縮短，影響到定位臂的整體配重和強(qiáng)度，因此不予采用。

方案三：將預(yù)埋件底部板全部切除，然后在本體基座上打出與預(yù)埋件外圓通徑的215 mm深坑，然后再制作一個(gè)與預(yù)埋件內(nèi)徑、壁厚相同，長(zhǎng)度為215 mm的筒形件，安裝到本體基座的坑中，和原始的預(yù)埋件焊接在一起，這樣就能保持定位臂前后端板正確定位。但是這個(gè)方案工程量比較大，而且由于本體基座水泥砸開(kāi)后，必定與內(nèi)筒外壁形成夾縫，所以無(wú)法保證增設(shè)內(nèi)筒與本機(jī)基座連接強(qiáng)度，留下隱患，因此也不予采用。

方案四：在預(yù)埋件底部中心位置開(kāi)直徑500 mm，深250 mm的孔洞。定位臂底部定位盤前移215 mm，定位臂安裝完成后，在預(yù)埋件和定位臂中間增設(shè)已到金屬加強(qiáng)環(huán)，按要求灌注高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料。此方案為最終施工方案（見(jiàn)圖4）。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

上述所有的實(shí)體模型圖均是以前期建立的定位臂模型為基礎(chǔ)，在會(huì)議中收集技術(shù)人員的口頭表達(dá)后，利用實(shí)體軟件的尺寸引擎功能，準(zhǔn)確地即時(shí)生成。這樣一來(lái)技術(shù)人員的個(gè)人想法可以通過(guò)實(shí)體軟件快速地轉(zhuǎn)換成處理方案，在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)和施工現(xiàn)場(chǎng)之間建立起一個(gè)虛擬的三維空間聯(lián)系和時(shí)空聯(lián)系，為所有參會(huì)人員提供了直觀的可視平臺(tái)，可以準(zhǔn)確地分析各種處理方案的施工難度和最終狀態(tài)，加快了會(huì)議的進(jìn)程，為缺陷的最終處理提供了清晰的指導(dǎo)。

此次利用三維繪圖軟件，可以看出三維模型圖在意圖表達(dá)和便捷性上，相對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)二維平面圖有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，不僅可以在設(shè)計(jì)施工階段更直觀、更精確地指導(dǎo)施工隊(duì)伍施工，避免預(yù)埋件定位出錯(cuò);而且可以有力地幫助分析和處理各種缺陷。因此，將實(shí)體建模理念引入電廠基建施工和日常設(shè)備管理，將是一種數(shù)字化管理模式的突破，能極大地提高施工效率和消缺效率。

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