廣東清遠(yuǎn)抽水蓄能電站主廠房棧橋安裝施工措施

1、談清遠(yuǎn)抽水蓄能電站水輪機(jī)座環(huán)蝸殼安裝的控制呂志鵬：黃運(yùn)福2（1.中國南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司清遠(yuǎn)蓄能發(fā)電有限公司，廣東清遠(yuǎn)511853 ； 2中國水利水電第十四工程局清蓄機(jī)電安裝項(xiàng)目部，廣東清遠(yuǎn)511853）摘 要：清遠(yuǎn)抽水蓄能電站機(jī)組的座環(huán)蝸殼采用兩瓣結(jié)構(gòu)，在廠內(nèi)整體制造并與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝后，分解運(yùn)至現(xiàn)場完成拼裝焊接、安裝和澆筑。要求座環(huán)法蘭面現(xiàn)場不再二次打磨加工。在施工過程中通過采用有效的施工工藝，保證了該電站的座環(huán)蝸殼的安裝精度要求。該施工工藝可供同類型工程借鑒。關(guān)鍵詞：座環(huán)蝸殼；二次加工；組合縫焊接；澆筑Assembli ng of turb ine stay ring spiral-c

2、ase inQin gyua n Pumped Storage Power Stati on1 2Lv Zhipeng , Huang Yunfu（1.CSG Power Gen eratio n Compa ny Qin gyua n Pumped Storage Power Stati on, Qin gyua n, 511853, Gua ngdo ng, Chi na; 2. Si nohydro Bureau 14 Co., Ltd., Qin gyuan Pumped Storage Power Stati on departme nt, Qin gyua n, 511853,Gu

3、a ngdong, China）Abstract: The spiral-case stay ring in Qin gyua n Pumped Storage Power Stati on con sists of two petals. Produced and preassembled with gate vane by manu facturer, spiral-case stay ring is disassembled and tran sported into un dergr ound power house where it could be welded, assemble

4、d and poured. The process do not requires sec on dary grinding for the stay ring flange. This paper in troduces the whole procedure men ti oned above and related tech no logy, which may provide refere nee for the con struct ion of similar works.Key words: spiral-case stay ring, sec on dary grinding,

5、 composite joint weld ing, pressure keep ing pouri ng1、工程概況清遠(yuǎn)抽水蓄能電站的機(jī)組由日本東芝設(shè)計(jì)，國內(nèi)（東芝水電）生產(chǎn)制作，單機(jī)容量為320MW。其座環(huán)蝸殼采用兩瓣結(jié)構(gòu)，第1瓣重約104t，第2瓣蝸殼重約85.5t，座環(huán)法蘭面內(nèi)徑5.61m。廠內(nèi)制造后與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部件預(yù)裝，各項(xiàng)裝配精度檢查合格后，分解運(yùn)至現(xiàn)場后在現(xiàn)場完成拼裝、焊接和安裝，座環(huán)各法蘭面 不再進(jìn)行二次加工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求在座環(huán)蝸殼現(xiàn)場安裝、澆筑后，座環(huán)法蘭面 水平值應(yīng)在 0.05mm/m范圍內(nèi)，以保證座環(huán)與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的裝配精度。2、工藝難點(diǎn)和主要控制措施由于該電站座環(huán) 蝸殼現(xiàn)場不

6、再進(jìn)行二次加工，必須通過有效的施工工藝，控制好焊接變形、安裝精度以及混凝土澆筑時(shí)位移變化，并對各道工序嚴(yán)格把關(guān)。針對主要工序存在風(fēng)險(xiǎn)，采用的主要施工措施如下：1） 在安裝間座環(huán)蝸殼拼裝時(shí)，為防止座環(huán)法蘭面變形，預(yù)先把合座環(huán)組合 法蘭面螺栓，在預(yù)緊力約束下完成座環(huán)組合縫焊接；2）在座環(huán)蝸殼在機(jī)坑就位調(diào)整后，臨時(shí)安裝底環(huán)、頂蓋、導(dǎo)葉等部件，通過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)對座環(huán)蝸殼夾緊約束，減小焊接變形對座環(huán)水平的影響；3）在澆筑前，將底環(huán)、錐管與肘管連接，安裝足量錨桿，加以蝸殼保壓狀態(tài)時(shí)的重量，遠(yuǎn)大于混凝土澆筑的上浮力，可防止其上??；4） 澆筑過程中，采用多層澆筑方式和合理的澆筑順序，并通過有效的監(jiān)控 措施指導(dǎo)澆筑

7、，減小混凝土澆筑對座環(huán)水平影響。3、主要工藝流程根據(jù)制定的控制措施，制定的工藝流程為：施工準(zhǔn)備座環(huán)蝸殼拼裝 座環(huán)蝸殼機(jī)坑就位 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)與座環(huán)蝸殼臨時(shí)把 合一蝸殼組合縫焊接 蝸殼延伸管焊接 座環(huán)蝸殼整體加固 水壓試驗(yàn)套件安裝 蝸殼水壓試驗(yàn) 座環(huán)蝸殼保壓澆筑 完成與數(shù)據(jù)復(fù)測。4、施工工藝4.1座環(huán)蝸殼拼裝合將其墊高，同時(shí)也以便座環(huán)水平度的調(diào)整工作清掃座環(huán)分瓣組合法蘭面后，用橋機(jī)完成拼裝組合，見圖1。在焊接前，對座環(huán)法蘭面把合螺栓預(yù)拉伸，拉伸值為設(shè)計(jì)50%，焊接后再完成100%的拉伸。要求組合縫應(yīng)無間隙，局部間隙不能大于0.05mm。為便于在組合縫焊接時(shí)對座環(huán)法蘭面的水平監(jiān)控，座環(huán)上法蘭整體水平波浪

8、度調(diào)整在 0.20mm以內(nèi)（即小于 0.04mm/m ），測量儀器采用高精度（ 0.01mm） 水準(zhǔn)儀測量。水平合格后，內(nèi)徑千分尺測量、記錄座環(huán)鏜口內(nèi)徑，應(yīng) 符合廠家 設(shè)計(jì)要求圖1安裝間座環(huán)蝸殼拼裝圖組合面長2.8m,寬約0.5m，為了減少焊接對座環(huán)水平影響，組合縫的焊接順序定為： 固定導(dǎo)葉區(qū)域 f座環(huán)立面內(nèi)側(cè) f座環(huán)立面外側(cè) 立焊f座環(huán)平面區(qū)域平焊 f座環(huán)平面區(qū) 域仰焊上下法蘭面平焊、仰焊，圖2焊接順序圖。焊接采用手工電弧焊，4名焊工對稱、分段、多層、多道焊接。圖2座環(huán)組合縫焊接順序注意在填充焊接時(shí)，應(yīng)用錘擊法對焊縫消除應(yīng)力，除打底和蓋面焊接外。打底焊的預(yù)熱采用火焰加熱，溫度為 100120

9、C ;填充焊接，使用加熱塊預(yù)熱至100120C ;焊接后進(jìn)行后熱處理，后熱時(shí)間1h,溫度控制在200E250E，降溫時(shí)溫 差應(yīng)小于30r/ho焊接過程中用百分表對座環(huán)的法蘭面實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)天開始焊接前，再用高精度水準(zhǔn)儀測量復(fù)測，如發(fā)現(xiàn)有較大變形，及時(shí)采用反變形的措施，確保座環(huán)的水平。焊接完成后，所有焊縫外觀進(jìn)行100 %的檢查，由于是填充焊僅進(jìn)行PT無損探傷檢查。另外，測量座環(huán)上法蘭整體水平波浪應(yīng)小于0.20mm。4.2座環(huán)蝸殼機(jī)坑就位座環(huán)組合縫焊接合格且機(jī)坑基礎(chǔ)具備條件后， 座環(huán)蝸殼吊裝就位。按要求調(diào)整高程、 水平和中心至設(shè)計(jì)要求值。4.3導(dǎo)水機(jī)構(gòu)與座環(huán)蝸殼臨時(shí)把合為了防止蝸殼組合縫焊接時(shí)出現(xiàn)

10、的焊接應(yīng)力， 造成座環(huán)水平發(fā)生變形，將安裝頂蓋、 底環(huán)、導(dǎo)葉和水導(dǎo)軸承座，對座環(huán)蝸殼夾緊約束后，實(shí)施蝸殼組合縫的焊接，以達(dá)到控 制座環(huán)水平的目的。組裝流程為：座環(huán)蝸殼調(diào)整合格 底環(huán)與錐管組裝底環(huán)與錐管吊入機(jī)坑與底環(huán)把合一導(dǎo)葉（奇數(shù)或偶數(shù)號）吊裝就位 T頂蓋吊裝就位T導(dǎo)軸承座安裝一座環(huán)蝸殼水平整體調(diào)整。在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)各部件吊裝過程中，應(yīng)實(shí)時(shí)對座環(huán)上蘭面水平監(jiān)控，如果水平超標(biāo)及時(shí)調(diào)整。4.4蝸殼組合縫焊接焊前檢查蝸殼組合縫的錯(cuò)牙情況，如錯(cuò)牙超過 5%的厚板，用壓碼、楔子板和千斤 頂進(jìn)行校正。焊工經(jīng)考試合格后方可施焊 ，然后按焊接作業(yè)導(dǎo)書的要求做好預(yù)熱、焊 接。焊接預(yù)熱采用加熱塊進(jìn)行，基本與座環(huán)組合縫預(yù)

11、熱試一致。由于該電站蝸殼組合縫采用單 “V型”坡口，采用焊接順序見圖3。采用4名焊工在 兩條組合縫的對稱部位，力求以盡可能相同的焊接工藝及參數(shù)施焊一焊接電流、焊接速度、焊接方向、焊接道數(shù)和層數(shù)，進(jìn)行多層、多道鑲邊、對稱、分段（分段長度一般為 100150mm）焊接。禁止采用直通的焊接方法，焊接要連續(xù)，盡量避免中斷。焊接變形監(jiān)控采用精度水準(zhǔn)儀對座環(huán)上法蘭水平變化監(jiān)測（16個(gè)點(diǎn)），同時(shí)用框式 水平儀測量底環(huán)抗磨板水平輔助。水平出現(xiàn)異?，F(xiàn)象立刻停止焊接，并對所測得的數(shù)據(jù) 進(jìn)行分析，采用反方向控制焊接順序，調(diào)整焊接速度，直至合格為止焊接完成后，所有焊縫外觀進(jìn)行100%的檢查，采用TOFD無損探傷檢查。

12、導(dǎo)葉水導(dǎo)I軸承座圖3蝸殼環(huán)節(jié)焊接順序4.5蝸殼延伸管安裝至慣的蝸殼延伸管有配割余量，在蝸殼組合縫焊接完成后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情 況配割，完成后安裝與蝸殼對接調(diào)整、焊接。焊接方法與蝸殼環(huán)縫的焊接工藝、無損探傷檢測一樣。4.6座環(huán)蝸殼整體加固蝸殼焊縫焊接完成后，按順序拆除水導(dǎo)軸承座、頂蓋、導(dǎo)葉。完成后，重新復(fù)測座 環(huán)上法蘭的水平波浪度，要求控制在 0.20mm以內(nèi)，防止后序工序使水平加大而不能滿 足設(shè)計(jì)要求。驗(yàn)收合格后，對座環(huán)蝸殼的基礎(chǔ)板、楔子板、拉錨等緊固件按廠家要求最 終焊接固定，以防止蝸殼水壓試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)位移和水平變化。4.7蝸殼水壓試驗(yàn)套件安裝按照設(shè)計(jì)圖紙將打壓設(shè)備（延伸管悶頭、座環(huán)封水環(huán)）及管路

13、組裝完成，并蝸殼上的法蘭和測量管妥善封堵，防止水壓試驗(yàn)時(shí)滲漏，圖4為封水環(huán)固定示意圖。圖4封水環(huán)固定示意圖為便于在蝸殼水壓試驗(yàn)時(shí)監(jiān)控蝸殼的外形和水平變化，蝸殼周邊布置百分表監(jiān)控蝸殼的膨脹情況，測點(diǎn)6點(diǎn)，底環(huán)抗磨板處布置框式水平儀監(jiān)控水平變化情況， 測點(diǎn)4個(gè)4.8蝸殼水壓試驗(yàn)按蝸殼水壓試驗(yàn)程序進(jìn)行蝸殼注水、增壓、保壓、降壓。加壓時(shí)，控制升壓速度、 壓力，實(shí)時(shí)監(jiān)控蝸殼各部位的變形情況，如發(fā)現(xiàn)漏水、蝸殼變形量太大、座環(huán)蝸殼整體 位移等異常情況要第一時(shí)間停止試驗(yàn)，在經(jīng)過處理并再次驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行試驗(yàn)。水 壓試驗(yàn)合格后，對座環(huán)上法蘭面的水平重新復(fù)測，合格后方可進(jìn)入下一道工序。4.9蝸殼保壓澆筑為防止對

14、蝸殼澆筑混凝土?xí)r，產(chǎn)生座環(huán)蝸殼浮動(dòng)、位移，采用全面分層方式澆筑蝸殼，分層高度為1.01.5m。第一層先完成錐管的澆筑，先將錐管澆筑固定。第二層澆 筑至蝸殼底部位置。由于底環(huán)已與座環(huán)把合，底環(huán)澆筑后可對座環(huán)蝸殼的中心進(jìn)行固定 和約束，此時(shí)基本無混凝土浮力。第三層澆筑至蝸殼中間位置，以避免產(chǎn)生更大的浮力。 第四次澆筑至蝸殼頂部40cm。通過計(jì)算座環(huán)蝸殼以及內(nèi)部的存水，再加上導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、封水環(huán)、錐管等的總重量， 約為澆筑混凝土?xí)r的浮力的3倍，只要混凝土澆筑均衡，蝸殼不會(huì)上浮。另外，座環(huán)蝸 殼周邊設(shè)置大量的拉緊產(chǎn)生側(cè)向下拉力，以及座環(huán)蝸殼基礎(chǔ)螺栓等也可以保證蝸殼不產(chǎn) 生位移。每一層混凝土澆筑應(yīng)對稱進(jìn)行，

15、控制混凝土澆筑上升速度在200mm/h300mm/h液態(tài)混凝土高度控制在300mm左右。由于底環(huán)、座環(huán)、蝸殼陰影區(qū)域是無法澆筑密實(shí)，澆筑前應(yīng)對稱預(yù)埋澆筑鋼管，以 便混凝土填充，出口混凝土壓力應(yīng)小于 10bar，注意將座環(huán)蝸殼所有的排氣管、灌漿管 口打開。在進(jìn)行蝸殼本體澆筑前，務(wù)必將蝸殼內(nèi)部水壓力增壓至設(shè)計(jì)要求值，并持續(xù)保壓至 灌漿完成，過程中全程監(jiān)控保壓，防止混凝土熱量使壓力升高。在完成錐管澆筑后固定后，以錐管內(nèi)支撐為固定，設(shè)置監(jiān)控平臺(tái)，安裝百分表監(jiān)控 座環(huán)蝸殼位移變化情況，要求在第二層和第三層澆筑時(shí)進(jìn)行全程對底環(huán)的水平面監(jiān)控。通過數(shù)據(jù)指導(dǎo)混凝土澆筑5、結(jié)語座環(huán)蝸殼不進(jìn)行二次加工的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為1、對制造加工、現(xiàn)場安裝調(diào)整及混凝土澆筑的精度要求較高，但整個(gè)工期會(huì)縮短很多，安裝工序