進水球閥前壓力鋼管湊合節(jié)精準(zhǔn)配割方法

董 博，施庭東，李光榮

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）

1 引言

抽水蓄能電站通常水頭較高，引水隧道較長，多采用一管多機的引流方式。進水球閥安裝于蝸殼和壓力鋼管出口中間，關(guān)閉后可將上水庫和發(fā)電機組有效隔斷；停機時減小機組漏水量，減小水力損失；若機組運行時調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)葉無法關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)時，則迅速關(guān)閉進水閥，截斷水流，防止發(fā)生飛逸事故，因此進水球閥的安裝質(zhì)量關(guān)系到整個地下廠房安全。筆者所述電站共布置4 臺單機容量為300 MW 的半傘式抽水蓄能機組，額定轉(zhuǎn)速428.6 r/min，額定水頭416 m，壓力鋼管直徑2 300 mm。

進水球閥帶水開關(guān)時在水錘力作用下會產(chǎn)生位移，為更好的釋放應(yīng)力和拆卸方便，伸縮節(jié)處通常設(shè)置伸縮間隙，使得進水球閥在運動中釋放作用力，在拆卸檢修時方便拆卸。進水球閥安裝時上游壓力鋼管及下游蝸殼延伸段均已安裝完成，進水球閥下游部件均為法蘭連接采用螺栓把合固定，無調(diào)節(jié)余量，制造、安裝過程產(chǎn)生的累積誤差只能在壓力鋼管與進水球閥接口焊縫處消除。湊合節(jié)配割制作坡口時還應(yīng)控制平面度，防止焊縫間距不一致導(dǎo)致焊接時應(yīng)力偏差較大，產(chǎn)生較大焊接熱位移影響安裝質(zhì)量。

表1 進水球閥主要部件參數(shù)統(tǒng)計表

2 施工順序

施工準(zhǔn)備→進水球閥基礎(chǔ)埋設(shè)澆筑→伸縮節(jié)及活套法蘭預(yù)存→延伸管預(yù)存→進水閥吊裝就位→伸縮節(jié)與球閥組裝→組合體調(diào)整→測量計算湊合節(jié)配割量→劃線配割及坡口制作→配割后尺寸檢查→延伸管安裝→整體調(diào)整檢查。

3 操作要點

3.1 施工準(zhǔn)備

配置好相關(guān)施工材料和工器具，規(guī)劃設(shè)備擺放區(qū)域及施工用電布置，規(guī)劃及布置施工通道。完成主要部件法蘭面清洗檢查、重要尺寸復(fù)測記錄以及焊縫坡口油漆打磨檢查工作，主要包括：

（1）檢查球閥檢修、工作密封與活門間相應(yīng)的把合螺栓預(yù)緊和防松動情況；

（2）檢查球閥各加工面外觀，應(yīng)無銹蝕；

圖1 進水球閥部件安裝示意圖

（3）檢查檢修密封機械鎖裝置，投入或退出靈活性；

（4）將球閥置于全開位置，測量檢修、工作密封與活門的錯牙情況；

（5）檢查標(biāo)識預(yù)埋的蝸殼延伸段和壓力鋼管出口中心線和高程標(biāo)記點。

3.2 進水球閥基礎(chǔ)埋設(shè)與澆筑

測量蝸殼延伸段法蘭面的實際中心、高程、垂直度，同時檢查壓力鋼管與蝸殼延伸段軸線的偏差，以及壓力鋼管中心及蝸殼延伸段中心的偏差。在蝸殼延伸管法蘭和壓力鋼管出口懸掛中心鋼琴線，作為基準(zhǔn)調(diào)整基礎(chǔ)螺栓。基礎(chǔ)螺栓安裝后澆筑二期混凝土，安裝時注意保護螺栓螺牙；養(yǎng)護完成后安裝基礎(chǔ)板，以延伸段腰線高程作為高程調(diào)整基準(zhǔn)。

3.3 部件預(yù)存

安裝時各部件通過預(yù)留的球閥吊物孔吊裝就位，空間有限，需要先將延伸管、伸縮節(jié)及活套法蘭預(yù)存。分8 個點測量延伸管、伸縮節(jié)沿水流方向的長度，與圖紙對照并記錄偏差。將活套法蘭套裝到伸縮節(jié)上，綁扎固定牢靠，安裝吊具先將伸縮節(jié)吊至球閥下游預(yù)裝，底部放置方木防護，同樣將上游延伸管吊裝就位預(yù)存。

3.4 進水球閥吊裝就位

在球閥基礎(chǔ)板安裝完成后進行球閥吊裝工作。在安裝間將球閥吊起清掃底座并檢查無高點毛刺，檢查球閥處于全開狀態(tài)并且投入鎖定。在球閥地腳螺栓處包裹3 層銅皮并綁扎牢固，試吊3 次后通過手拉葫蘆調(diào)整球閥底座水平度小于1 mm/m。沿著既定的吊裝路線將球閥吊至吊物孔上方，調(diào)整位置后通過吊物孔下落到基礎(chǔ)上方，找正螺栓孔位置后緩慢下落至基礎(chǔ)上。初調(diào)蝸殼延伸段到球閥距離及平行度，此時距離可大不可小，完成后將球閥基礎(chǔ)螺栓安裝旋緊，避免球閥傾倒。

3.5 伸縮節(jié)與球閥組合調(diào)整

將伸縮節(jié)清掃干凈，安裝吊具和法蘭間密封圈，完成后緩慢提升伸縮節(jié)。當(dāng)伸縮節(jié)提升至與球閥相同高度時安裝腰線2 顆預(yù)緊螺栓，通過預(yù)緊螺栓使伸縮節(jié)法蘭面和球閥法蘭面貼死，逐一安裝把合螺栓，緊固時對稱預(yù)緊螺栓。使用橋機和千斤頂配合將進水球閥和伸縮節(jié)組合體往下游移動，使其緊貼蝸殼延伸段法蘭，依據(jù)蝸殼延伸段調(diào)整組合體，調(diào)整至兩管口錯牙最小，管口法蘭間無間隙。

3.6 測量計算配割量

首先復(fù)測球閥上游法蘭面與壓力鋼管出口處中心、高程偏差，偏差大時調(diào)整壓力鋼管最后一節(jié)以消除偏差，配割量計算以球閥上游法蘭面作為基準(zhǔn)測量。將管口圓周均分為12 個點，逐一測量壓力鋼管出口至球閥上游法蘭面距離，記為B；測量延伸管本體長度，記為Y；配割時考慮單條焊縫焊接熱收縮量為1.5 mm（具體根據(jù)鋼管板材厚度選擇），記為f；安裝后伸縮節(jié)與蝸殼延伸段法蘭面距離記為g；壓力鋼管出口配割量記為x，則x計算方法如下：

3.7 劃線配割與坡口制作

將壓力鋼管出口處清掃干凈，按照計算的配割量在壓力鋼管出口處劃線。劃線時同樣取12 個點測量，控制點設(shè)置后連點成線，為了便于操作，鋼管腰線以下部分從內(nèi)壁劃線，腰線以上部分從外壁劃線。劃線完成后采用半自動火焰切割器分段完成鋼板切割，切割完成后調(diào)整切割器角度，進行出口處坡口制作，主要坡口制作時按照圖紙要求留出鈍邊。制作完成后使用磨光機打磨平滑，制作的坡口采用PT 檢測無缺陷。

3.8 延伸管安裝及整體調(diào)整

復(fù)測壓力鋼管出口至球閥上游法蘭面距離，符合要求后清掃球閥和延伸管法蘭面，安裝法蘭面密封圈。完成后使用橋機緩慢將延伸管提升就位，安裝球閥上游把合螺栓，通過拉伸螺栓將延伸管和進水球閥組裝成整體。使用橋機和手拉葫蘆將球閥本體、伸縮節(jié)和延伸管組合體往上游移動至靠近飲水鋼管出口，調(diào)整上游延伸管和壓力鋼管出口接縫處間隙和錯牙，同時兼顧下游伸縮節(jié)與蝸殼延伸段接縫處錯牙。調(diào)整完成后測量下游伸縮節(jié)與蝸殼延伸段伸縮間隙應(yīng)符合要求。

4 與常規(guī)配割方法的差異

從結(jié)構(gòu)上看，球閥下游伸縮節(jié)采用法蘭連接，必須精確控制兩法蘭平行度，為避免安裝后有漏水情況，只能首先保證伸縮節(jié)與蝸殼延伸段兩法蘭平行度，將所產(chǎn)生的偏差轉(zhuǎn)移到壓力鋼管與延伸管處接縫處，通過焊接打磨的方式消除偏差。常規(guī)采用直接測量壓力鋼管出口至蝸殼延伸段法蘭面距離計算配割量，若將測量值記為a，進水球閥沿水流方向?qū)崪y長度記為b，伸縮節(jié)實測長度記為c，則此時配割量x計算如下：

x=Y+b+c+g-a-2×f（2）

配割完成后先安裝上游延伸管，最后調(diào)整伸縮節(jié)，此種方法由于距離過長會產(chǎn)生較大的測量誤差，安裝后需要根據(jù)伸縮節(jié)間隙再次配割調(diào)整，才能精確控制伸縮節(jié)活動間隙。

本文介紹的方法即首先安裝伸縮節(jié)，并以伸縮節(jié)為基準(zhǔn)安裝上游部件，真正做到首先保證伸縮節(jié)的伸縮位移及兩法蘭面平行度，確保伸縮節(jié)部位安裝后不滲漏。計算簡單并且測量結(jié)果精確，未預(yù)裝而得到了預(yù)裝的效果。

5 結(jié)語

本文敘述的壓力鋼管出口尺寸精準(zhǔn)配割方法有利于提高進水球閥安裝質(zhì)量，在計算配割量時簡單準(zhǔn)確，施工方便，可節(jié)約施工工期約12 d。需要注意的是針對不同厚度的鋼管焊接時產(chǎn)生的收縮量不同，在計算前應(yīng)根據(jù)鋼管厚度合理選擇焊縫收縮余量。