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      厄瓜多爾美納斯水電站配水環(huán)管安裝工藝

      2016-05-30 23:31:57郭洪潮
      水能經(jīng)濟 2016年11期

      郭洪潮

      【摘要】厄瓜多爾美納斯水電站有3臺立軸沖擊式水輪發(fā)電機組,總裝機275MW,額定水頭474.51m。由哈電總承包,主機設(shè)備由哈電制造廠制造。此工藝著重解決配水環(huán)管安裝過程中的重點和難點,可以為同類型電站配水環(huán)管安裝提供參考。

      【關(guān)鍵詞】立軸沖擊式水電站;配水環(huán)管;打壓試驗;保壓澆筑混凝土

      1、工程概述

      美納斯水電站位于厄瓜多爾第三大城市昆卡西南方向,距離昆卡公路里程90公里。電站總裝機275MW,共有3臺機組,主機設(shè)備由哈電生產(chǎn)制造。水輪機為六噴嘴立軸沖擊式機組,額定水頭為474.51m。轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑為2460mm。配水環(huán)管總重116t,由哈電制造廠在廠內(nèi)預(yù)裝后,分為6個管節(jié)運輸至工地現(xiàn)場拼裝,首節(jié)(定位節(jié))最大重量為40t。配水環(huán)管整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。配水環(huán)管安裝工藝流程如圖2所示。與配水環(huán)管安裝相關(guān)的水輪機埋件有穩(wěn)水柵主、副梁,尾水里襯,機殼側(cè)板、機殼斜板及機殼上端。水輪機埋件的整體布置如圖3所示。

      2、基礎(chǔ)埋件安裝

      在尾水里襯外側(cè)混凝土澆筑至基礎(chǔ)板安裝高程后,開始使用全站儀放設(shè)出基礎(chǔ)板和地錨的方位點,根據(jù)樣點方位和設(shè)計高程安裝固定基礎(chǔ)板,水平要求在1mm/m以內(nèi),高程偏差為-5~0m。

      3、測量放樣

      在尾水里襯下部適當(dāng)位置放置機組高程基準(zhǔn)點,做好防護。在穩(wěn)水柵主、副梁上焊接一個中心測量平臺,使其能夠放置精密水準(zhǔn)儀,用于測量岔管法蘭面中心高程。

      在配水環(huán)管進(jìn)口法蘭及6個岔管法蘭的正下方焊接測量樣架,另外在尾水里襯6個角點處焊接測量樣架,端部高程和岔管法蘭中心高程一致。根據(jù)測量樣架的位置,在尾水里襯內(nèi)側(cè)搭設(shè)測量行走平臺。所有樣架不能影響機殼側(cè)板與尾水里襯的拼裝與焊接。

      使用全站儀,放設(shè)配水環(huán)管7個法蘭面中心的投影點①~⑦,并在尾水里襯角點測量架上端放設(shè)出三條對角線上的6個點a~f。如圖1示。

      4、拼裝調(diào)整

      對配水環(huán)管坡口面進(jìn)行清理,并打磨出金屬光澤。利用主廠房橋機,依次吊放至相應(yīng)的安裝工位上。

      首先調(diào)整定位節(jié),通過千斤頂配合調(diào)整基礎(chǔ)螺栓,將定位節(jié)兩個法蘭的中心高程及分節(jié)處的腰線調(diào)至設(shè)計高程。在進(jìn)口法蘭和1#岔管法蘭上各自掛設(shè)一把磁力線錘,并使垂線通過法蘭中心。使用千斤頂和手拉葫蘆調(diào)整定位節(jié)兩個線錘分別對正樣點⑦和樣點①,再次調(diào)整兩個法蘭中心高程,保證高程公差不大于0.3mm。檢查、調(diào)整分節(jié)處的腰線高程,要同時考慮對1#岔管法蘭面的垂直度的影響。檢查1#岔管法蘭中心至轉(zhuǎn)輪節(jié)圓的切線長,即檢查該法蘭表面過中心的水平線到樣點 c 和 f 的連線Lcf 的距離為3600mm,誤差為0~+3mm。使用掛鋼琴線的方法測量各法蘭面的垂直度,要求不大于0.2mm/m。定位節(jié)進(jìn)口法蘭中心坐標(biāo)的偏差為±4mm。調(diào)整合格后,并按照圖紙要求安裝拉桿裝配,旋緊拉緊器,點焊基礎(chǔ)螺栓,并在支墩位置加焊拉桿。

      第2管節(jié)通過使用千斤頂配合調(diào)整基礎(chǔ)螺栓,將2#岔管法蘭的中心高程及兩個分節(jié)處的腰線調(diào)至設(shè)計高程。使用千斤頂和手拉葫蘆將第2管節(jié)靠至定位節(jié)分節(jié)管口2~4mm范圍內(nèi)。接下來按照定位節(jié)的調(diào)整方法調(diào)整。

      其它管節(jié)參照第2管節(jié)的調(diào)整方法,依次調(diào)整合格。在所有管節(jié)調(diào)整完畢后再進(jìn)行一次整體的尺寸檢查,整體合格后,再進(jìn)行焊接工作。

      5、配水環(huán)管焊接

      配水環(huán)管材質(zhì)為Q345R,焊接材料使用GB E5015焊條,焊接工藝規(guī)范見表1:

      對配水環(huán)管的尺寸調(diào)整符合要求后,在每處分節(jié)位置裝焊四件固定搭板,搭焊牢固。

      在配水環(huán)管每節(jié)分節(jié)處放置加熱器。焊前預(yù)熱不小于90℃,層間溫度不大于260℃。對于壁厚≥38mm的配水環(huán)管,需進(jìn)行焊前預(yù)熱與焊后熱處理。定位焊采用火焰預(yù)熱,預(yù)熱溫度控制在95~100。C;焊接預(yù)熱采用溫控柜控制,履帶式加熱片加溫,對焊接區(qū)域及其附近200mm范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱,焊前加溫溫度控制在95~100。C;焊接最高層間溫度控制:≤260。C;配水環(huán)管焊接完成后應(yīng)立即進(jìn)行后熱保溫1小時以上,后熱溫度控制在180~200。C。溫度控制使用紅外線測溫儀進(jìn)行監(jiān)測。

      安排專人記錄焊縫開始加溫時間及開始焊接時間,在預(yù)熱及焊接過程中每小時檢查一次焊縫層間溫度并記錄。開焊前需要在配水環(huán)管各法蘭上架設(shè)百分表,通過百分表的變化值調(diào)整配水環(huán)管焊接順序,控制配水管法蘭焊接變形量。

      首先對焊縫進(jìn)行定位焊,每段定位焊長度約為60mm~80mm,間距200mm~400mm,焊縫厚度8mm~12mm。定位焊的焊接要求與正式焊縫一樣。

      在焊接過程中除第一層和最后一層外,其余各層均需采用錘擊的方式降低焊縫殘余應(yīng)力。焊道寬度不得大于16mm。

      焊接順序如下:

      一、首先焊接配水環(huán)管第1節(jié)與第2節(jié),第3節(jié)與第4節(jié),第5節(jié)與第6節(jié)間的環(huán)焊縫;二、焊接配水環(huán)管第2節(jié)與第3節(jié)間環(huán)縫,焊接第4節(jié)與第5節(jié)間環(huán)縫。三、采用多層多道分段退步焊,每300mm~400mm分一段,層間焊接接頭至少錯開50mm。

      由1~2名焊工按照以上順序?qū)σ惶幁h(huán)縫進(jìn)行焊接。依次焊接5處環(huán)縫。

      在大坡口側(cè)焊滿坡口深度的2/3后,用碳棒氣刨進(jìn)行背面清根,打磨清根部位至露出全部金屬光澤,對整個焊接根部進(jìn)行PT探傷檢測。經(jīng)PT探傷檢測探傷無裂紋及缺陷后,交替焊接兩側(cè)焊縫,焊接完畢整體再進(jìn)行一次PT探傷。

      焊后打磨焊縫表面,使內(nèi)表面沿著過流的方向平滑過渡,沒有高點及局部凸起。然后進(jìn)行UT探傷檢測。探傷不合格部位,用碳弧氣刨清除缺陷,打磨并做PT和UT探傷,確認(rèn)無缺陷后,再次進(jìn)行補焊。

      焊接完成后,復(fù)測配水環(huán)管安裝尺寸。要求各法蘭中心線高程誤差為±2mm;各法蘭到轉(zhuǎn)輪節(jié)圓切線長為3600±2mm;各法蘭面垂直度≤1mm。

      割掉配水環(huán)管分節(jié)處的搭板和定位銷組合塊,并仔細(xì)打磨、修焊局部切割處,對傷及母材的部位進(jìn)行補焊處理,并打磨做PT檢查。

      焊接配水環(huán)管測壓管路,所有焊縫進(jìn)行PT檢查,并制作臨時支撐,固定測壓管路。此測壓管將與配水環(huán)管一起進(jìn)行打壓試驗。

      6、機殼側(cè)板及斜板安裝

      由于機殼側(cè)板上端口高程低于配水環(huán)管最高點,保壓澆筑混凝土需要全部覆蓋配水環(huán)管,所以需要安裝機殼斜板。關(guān)于機殼上端不予安裝,是考慮其重量超過20t,在配水環(huán)管混凝土澆筑前安裝后,難以支撐穩(wěn)固,另外考慮機殼上端N面法蘭內(nèi)圓直徑只有1660mm,打壓工具難以出入。

      7、配水環(huán)管打壓試驗

      配水環(huán)管設(shè)計壓力為6.15MPa,整體試驗壓力為9.22MPa,混凝土澆筑時需要保持壓力為3.75MPa。

      打壓試驗前,在其外壁及各法蘭處架設(shè)百分表,以作觀察在配水環(huán)管壓力逐步上升的過程中數(shù)值變化,監(jiān)測配水環(huán)管膨脹、位移和扭曲變形。

      首先找出配水環(huán)管內(nèi)腔所有高點,通過磁鐵固定硬質(zhì)膠管,將高點連通至附近的測壓管內(nèi),并插入測壓管內(nèi),使其出口高于內(nèi)腔高點。

      按照圖紙安裝打壓工具。然后灌水,等到所有測壓管路都冒水后,封堵測壓管路,對封堵頭焊縫進(jìn)行PT檢查。

      檢查配水環(huán)管和測壓管路無滲漏后,啟動打壓泵,按壓力試驗表的要求進(jìn)行配水環(huán)管壓力試驗。

      具體壓力試驗表如圖4所示:

      在配水環(huán)管打壓過程中,應(yīng)檢查配水環(huán)管及測壓管路所有焊縫、悶板、接頭等是否滲漏水,如果發(fā)現(xiàn)有滲漏,立即停止試驗,釋放壓力,處理缺陷。

      在試驗壓力9.22MPa和保壓壓力6.15MPa都順利結(jié)束后,將壓力逐部降至0 MPa。交由土建單位進(jìn)行混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作。

      8、保壓澆注混凝土

      首先將配水環(huán)管加壓至3.75MPa,然后開始對稱均勻澆筑混凝土。在混凝土的澆筑過程中,根據(jù)實際情況,隨時調(diào)整壓力,使其維持在3.75MPa?;炷翝仓裂€位置時,割斷拉桿?;炷翝仓耆采w配水環(huán)管后,并且等強結(jié)束后,按照打壓曲線降壓至零,排水,拆除悶頭等打壓工具。

      9、結(jié)語

      配水環(huán)管安裝是沖擊式水輪機埋件安裝中的重點和難點,對于美納斯水電站這種大型沖擊式機組來說,其安裝精度和質(zhì)量要求都很高。以美納斯水電站配水環(huán)管安裝及打壓試驗的情況來看,本安裝工藝能夠很好地保證其安裝精度和質(zhì)量要求。

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