李慶堂

（中國水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 概述

福建永泰抽水蓄能電站的主機(jī)設(shè)備由東方電機(jī)廠供貨。水泵水輪機(jī)為立軸、單級、混流、可逆式結(jié)構(gòu)型式，水泵水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速為428.6 r/min，安裝高程為136.0 m，額定水頭416.0 m，帶有金屬蝸殼和彎肘型尾水管，與發(fā)電電動(dòng)機(jī)通過法蘭直接連接。旋轉(zhuǎn)方向?yàn)椋核啓C(jī)工況俯視順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，水泵工況俯視逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。水泵水輪機(jī)主要由：埋入部件、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、主軸、水導(dǎo)軸承、主軸密封、導(dǎo)葉接力器、環(huán)形軌道及吊車、機(jī)坑踏板、油氣水管路系統(tǒng)、監(jiān)測及控制管路系統(tǒng)等部件組成。

水泵水輪機(jī)底環(huán)為整體結(jié)構(gòu)，底環(huán)安裝完成后四周用混凝土填實(shí)，底環(huán)通過80顆M30螺栓與座環(huán)把合連接，底環(huán)與座環(huán)間的連接處設(shè)置有3道密封，在工地安裝時(shí)需進(jìn)行水壓試驗(yàn)以確定密封的嚴(yán)密性。底環(huán)泄流環(huán)與錐管上口進(jìn)行焊接連接，錐管下口與肘管上口進(jìn)行焊接連接。

底環(huán)整體重41.64 t（不含下止漏環(huán)），外形尺寸為Φ5 630 mm×1 830 mm。錐管重12.245 t，外形尺寸為Φ3 030 mm/Φ2 360.6 mm×4 531.3 mm，在錐管上+Y向設(shè)置有一道進(jìn)人門。用主廠房250 t橋機(jī)進(jìn)行底環(huán)與錐管的吊裝工作。

2 吊裝和安裝流程

施工準(zhǔn)備→在上里襯安裝前，將錐管與底環(huán)吊入機(jī)坑，臨時(shí)就位→在座環(huán)研磨前將底環(huán)懸吊在上里襯上→座環(huán)研磨完成后，將底環(huán)落下→底環(huán)安裝調(diào)整→底環(huán)與錐管環(huán)縫壓縫→底環(huán)與錐管環(huán)縫焊接→錐管與肘管環(huán)縫壓縫→環(huán)縫外側(cè)背板安裝和背板焊接→底環(huán)與錐管外圍鋼筋綁扎、混凝土澆筑→澆筑完成保養(yǎng)7 d后，進(jìn)行底環(huán)與錐管外圍混凝土灌漿→灌漿完成3 d后進(jìn)行混凝土壓水試驗(yàn)→錐管與肘管內(nèi)側(cè)環(huán)縫（封閉縫）焊接→探傷合格后進(jìn)行涂漆→最后需再次復(fù)查底環(huán)安裝尺寸和水平，并進(jìn)行驗(yàn)收。

3 吊裝和懸掛方法

用主廠房250 t橋機(jī)主鉤進(jìn)行底環(huán)和錐管的吊裝，用專用吊具與橋機(jī)主鉤連接后，將底環(huán)調(diào)至水平狀態(tài)，并平穩(wěn)地吊至機(jī)坑上方，緩慢落放在座環(huán)上，檢查確認(rèn)底環(huán)在座環(huán)上放置牢固可靠后，拆除吊具，在底環(huán)孔洞處設(shè)置安全網(wǎng)與安全警示牌，同時(shí)對水輪機(jī)機(jī)坑出口處進(jìn)行可靠封閉，防止人員進(jìn)入不慎掉入底環(huán)孔洞。待發(fā)電機(jī)層混凝土澆筑完成后使用專用工具將底環(huán)懸掛至上里襯上，以方便進(jìn)行座環(huán)研磨工作。底環(huán)吊入機(jī)坑臨時(shí)擺放示意如圖1所示，底環(huán)懸掛在上里襯上示意如圖2所示。

圖2 底環(huán)懸吊在上里襯上示意圖

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谏侠镆r上懸吊孔內(nèi)安裝底環(huán)懸吊螺桿和螺母M72×6 mm、墊圈Φ200 mm/Φ75 mm×30 mm，共8件整圓均勻布置。調(diào)整懸吊螺桿在同一垂直高度，安裝墊圈，擰緊螺母，下落橋機(jī)主鉤，使懸吊螺桿受力后拆除鋼絲繩（底環(huán)專用吊具保留）。

4 錐管與底環(huán)安裝和焊接

4.1 底環(huán)安裝

（1）座環(huán)研磨完成且驗(yàn)收合格后，進(jìn)行底環(huán)正式安裝。

（2）由于底環(huán)是臨時(shí)擺放和懸吊在機(jī)坑內(nèi)，為保護(hù)好底環(huán)，未對底環(huán)加工面保護(hù)層進(jìn)行清洗，在正式安裝前需進(jìn)行底環(huán)、座環(huán)各把合面、密封槽的徹底清洗工作，根據(jù)底環(huán)裝配圖安裝3 道密封圈，并進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

（3）安裝2根50 t鋼絲繩和4個(gè)55 t卸扣，緩緩起身橋機(jī)主鉤，吊起底環(huán)至懸吊螺桿不受力時(shí)，拆除懸吊螺桿和螺母。

（4）緩緩下降橋機(jī)主鉤，根據(jù)底環(huán)的X、Y標(biāo)記線，以座環(huán)為基準(zhǔn)調(diào)整底環(huán)方位偏差在±3 mm，平均方位偏差在±1.5 mm以內(nèi)。

（5）底環(huán)就位后，調(diào)整底環(huán)與座環(huán)徑向間隙均勻，單邊間隙值應(yīng)在0.25～0.6 mm范圍內(nèi)；調(diào)整底環(huán)止漏環(huán)安裝止口與座環(huán)上環(huán)板鏜口同心不大于0.5 mm。

（6）用水準(zhǔn)儀測量底環(huán)水平，底環(huán)水平不大于0.2 mm。

（7）按照設(shè)計(jì)要求把緊底環(huán)與座環(huán)連接螺栓和螺母。

（8）檢查底環(huán)下法蘭面與座環(huán)把合面間的軸向間隙，間隙應(yīng)為0～0.3 mm（螺栓預(yù)緊前間隙）。

（9）按照設(shè)計(jì)圖紙要求對底環(huán)的軸向、徑向密封進(jìn)行0.7 MPa密封性能試驗(yàn)。

4.2 錐管安裝和壓縫

（1）底環(huán)固定、測量完成后，調(diào)整錐管方位，方位偏差不得大于±4 mm，綜合偏差不大于±2 mm，以肘管上管口的高程、水平為基準(zhǔn)調(diào)整錐管進(jìn)水端面的水平，水平偏差應(yīng)不大于5 mm，必要時(shí)修磨錐管或者肘管進(jìn)水口。在錐管管口與底環(huán)環(huán)縫間隙及錯(cuò)牙調(diào)整時(shí)根據(jù)該間隙值配車調(diào)整板的厚度以滿足間隙小于3 mm的要求。

（2）高程調(diào)整完成后，利用騎馬板、壓板、拉緊器等工具調(diào)整錐管管口與底環(huán)環(huán)縫的錯(cuò)牙小于板厚的10%，間隙小于3 mm。對局部間隙大于3 mm的部位，采用長焊的方法，直至焊縫間隙小于3 mm為止；對局部錯(cuò)牙大于板厚10%且不可調(diào)的部位，采用1∶3焊縫坡度進(jìn)行平滑過渡，必要時(shí)在相應(yīng)的錐管上開設(shè)縱縫來調(diào)整。底環(huán)與錐管焊縫如圖3所示。

圖3 底環(huán)與錐管焊縫示意圖

（3）用同樣的方法調(diào)整錐管與肘管間隙和錯(cuò)牙。錐管與肘管環(huán)縫錯(cuò)牙調(diào)整合格后，裝焊連接板、筋板及槽鋼。錐管與肘管焊縫如圖4所示。

圖4 錐管與肘管焊縫示意圖

4.3 錐管與底環(huán)間環(huán)縫焊接

（1）安排2～4名焊工，按對稱、分段、同步焊接的方法進(jìn)行錐管與底環(huán)環(huán)縫的焊接。

（2）焊接時(shí)采用百分表對底環(huán)水平和位移進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)變形超標(biāo)時(shí)，及時(shí)改變焊接順序。

（3）對錐管與底環(huán)環(huán)縫進(jìn)行探傷檢查。

（4）錐管與底環(huán)（泄流環(huán)）環(huán)縫焊接后進(jìn)行錐管與肘管間環(huán)縫外側(cè)連接板的安裝和焊接。按設(shè)計(jì)圖紙，錐管與肘管間環(huán)縫間隙為20 mm。

4.4 錐管與底環(huán)外側(cè)混凝土澆筑

按設(shè)計(jì)圖紙要求，進(jìn)行錐管與底環(huán)外圍鋼筋綁扎和混凝土澆筑，混凝土保養(yǎng)達(dá)7 d后，進(jìn)行灌漿，灌漿工作滿3 d后，進(jìn)行混凝土的壓水試驗(yàn)，確保錐管與底環(huán)混凝土澆筑密實(shí)。

4.5 錐管與肘管環(huán)縫焊接

錐管與底環(huán)混凝土澆筑和灌漿完成，確認(rèn)合格后，進(jìn)行錐管與肘管內(nèi)側(cè)環(huán)縫的焊接。

（1）徹底清理焊縫內(nèi)的雜物和水泥漿，打磨焊縫至露出金屬光澤。

（2）安排2～4名焊工，按對稱、分段、同步焊接的方法進(jìn)行錐管與肘管環(huán)縫的焊接。

（3）焊接時(shí)采用百分表對底環(huán)水平和位移進(jìn)行監(jiān)控。

（4）按設(shè)計(jì)圖紙要求對環(huán)縫進(jìn)行探傷檢查。

5 結(jié)束語

抽水蓄能電站是我國“十四五”規(guī)劃的重要建設(shè)項(xiàng)目，以后將有大批的抽水蓄能電站進(jìn)行招標(biāo)、投標(biāo)以及建設(shè)、投產(chǎn)。因抽水蓄能電站錐管與底環(huán)的安裝順序和施工方法不同于常規(guī)電站，研究和熟練掌握其安裝焊接技術(shù)是機(jī)組安裝的基礎(chǔ)，是很有必要的。底環(huán)的安裝精度要求高，在底環(huán)/錐管/肘管間的兩條環(huán)縫焊接完成后，對底環(huán)的水平偏差會(huì)有影響，所以在焊接過程中需用百分表嚴(yán)密監(jiān)測底環(huán)的變形量，根據(jù)變形量及時(shí)調(diào)整焊接順序，以確保焊接完成后底環(huán)水平能滿足要求。此安裝焊接技術(shù)以期對同類型建設(shè)項(xiàng)目提供技術(shù)支持和借鑒。