尾水管改造鋼襯的安裝方法

王興隆

（豐滿發(fā)電廠,吉林 吉林 132108）

水輪機(jī)尾水管在長期的使用中受氣蝕和銹蝕影響,常常發(fā)生鋼襯撕裂、脫落,甚至混凝土掏空現(xiàn)象,威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。對(duì)于已不具備修補(bǔ)加固條件的尾水管,必須進(jìn)行全面技術(shù)改造。在改造中,由于尾水管體型特殊,截面由圓形過渡到大方圓形,大大增加了鋼襯安裝的施工難度,同時(shí)又因?yàn)楦脑焓┕げ荒苡绊懺谢炷两Y(jié)構(gòu)和座環(huán)等設(shè)備的安全,混凝土開挖量不應(yīng)過大,這就減小了尾水管鋼襯的安裝空間,使鋼襯的安裝不能采取常規(guī)整節(jié)安裝的方法,成為制約尾水管改造成功與否的關(guān)鍵技術(shù)之一,必須全面細(xì)致研究確定一種適合尾水管改造的鋼襯安裝方法。對(duì)此,豐滿發(fā)電廠在3號(hào)、5號(hào)和7號(hào)機(jī)的尾水管改造中研發(fā)出尾水管鋼襯分節(jié)分瓣的安裝方法,應(yīng)用效果較好。現(xiàn)以安裝技術(shù)較為成熟的7號(hào)機(jī)尾水管改造為例作介紹。該尾水管為瑞士制造的特型尾水管（僅錐段和肘段為鋼襯結(jié)構(gòu)）,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,已于2008年完成了尾水管的全面改造任務(wù)。

1 鋼襯設(shè)計(jì)

尾水管處于機(jī)組的最底部,全部鋼襯只能通過橋機(jī)經(jīng)發(fā)電機(jī)室、水輪機(jī)室、座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)等內(nèi)部通道運(yùn)輸。在7號(hào)機(jī)尾水管改造中,吊運(yùn)通道最小內(nèi)徑處為基礎(chǔ)環(huán)（內(nèi)徑Φ4 520 mm）而單節(jié)尾水管的最小截面（最小內(nèi)徑為4 565 mm,最大至7 360mm）均大于上述設(shè)備的內(nèi)截面,整體吊運(yùn)和安裝已難以實(shí)現(xiàn),因此在設(shè)計(jì)過程中,除優(yōu)化設(shè)計(jì)尾水管的結(jié)構(gòu)、厚度和材質(zhì)外,必須深度研究尾水管鋼襯吊運(yùn)和安全的可行性,不能采用常規(guī)的整節(jié)安裝法。由此提出尾水管鋼襯分節(jié)分瓣設(shè)計(jì),以利于鋼襯安裝。

新尾水管鋼襯共分為錐管段和肘管段,由上至下共分為5節(jié),錐管段3節(jié),肘管段2節(jié),另加1個(gè)湊合節(jié),用于新舊鋼襯的銜接。各節(jié)鋼襯的分瓣數(shù)量和尺寸,根據(jù)吊運(yùn)、安裝的可行性和鋼襯周長來確定。經(jīng)測(cè)算,錐管段第①節(jié)鋼襯分為4瓣、錐管段第②和③節(jié)鋼襯分為5瓣、肘管段第④和⑤節(jié)鋼襯均分為6瓣較為合理,第①節(jié)鋼襯是尾水管鋼襯安裝的首節(jié),為便于確定尾水管XY軸的方位和調(diào)整安裝標(biāo)高,故分為4瓣,其他各節(jié)鋼襯的分瓣數(shù)量,除能滿足分瓣件的吊運(yùn)通道要求和避開鋼襯拼接的交叉焊縫外,又有利于鋼襯安裝調(diào)整。鑒于原高200 mm、厚5 mm的不銹鋼鋼襯抗氣蝕性能較差,故將第①節(jié)鋼襯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)選不銹鋼材料,但高度增至782 mm（下伸至人孔門上沿）,厚度增至20mm,肋板高度為80 mm,鋼襯環(huán)向肋板距管節(jié)邊緣為100 mm。其他各節(jié)鋼襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第②、③節(jié)選用Q235鋼材,厚度為20mm,肋板高為80 mm,鋼襯環(huán)向肋板距管節(jié)邊緣為100 mm。②節(jié)高1 338 mm,③節(jié)高1 480 mm。第④、⑤節(jié)選用Q235鋼材,厚度均為16 mm,肋板高為80 mm,鋼襯環(huán)向肋板距管節(jié)邊緣為100mm。

2 鋼襯安裝

尾水管混凝土錨筋強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,即可進(jìn)行尾水管鋼襯的安裝,7號(hào)機(jī)尾水管立面圖及典型斷面如圖2所示。鋼襯安裝自上而下逐節(jié)進(jìn)行,先安裝錐管段,后安裝肘管段,方法如下。

2.1 確定鋼襯安裝基準(zhǔn)線

a.尾水管平面軸線的確定。由于7號(hào)機(jī)尾水管X向、Y向中心線與機(jī)組安裝X軸、Y軸線偏差8°,以機(jī)組軸線確定尾水管Y向中心線,再確定X向中心線。

b.尾水管立面高程位置的確定。以機(jī)組座環(huán)頂面高程為192.60 m為標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)面,根據(jù)7號(hào)機(jī)尾水管單線圖可知新鋼襯上法蘭頂面設(shè)計(jì)高程為191.70m,利用水準(zhǔn)儀在圓周方向逐點(diǎn)（24個(gè)測(cè)點(diǎn)）測(cè)定新鋼襯第①節(jié)頂面安裝位置高程,即座環(huán)頂面下降900mm。

2.2 鋼襯安裝方法

鋼襯運(yùn)至廠房后,用橋機(jī)將分瓣的鋼襯逐件吊運(yùn)至尾水管內(nèi),在作業(yè)平臺(tái)上整節(jié)組對(duì)鋼襯,將各主要尺寸調(diào)至設(shè)計(jì)允許的偏差后,在鋼襯內(nèi)部設(shè)置防變位的臨時(shí)支撐（原鋼襯空間彎曲部位的內(nèi)部支撐不變更）,再利用吊車、導(dǎo)鏈將該節(jié)鋼襯整體起吊、調(diào)整至安裝高程位置,調(diào)整校正鋼襯軸線位置。各控制尺寸符合設(shè)計(jì)值后,將錨筋與鋼襯肋板牢固焊接定位,如錨筋位置有出入,用冷彎或搭焊鋼筋加長的辦法調(diào)整錨筋。鋼襯各瓣組裝定位后立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接,所有焊縫須在混凝土澆筑前完成。焊接質(zhì)量驗(yàn)收合格后,用手持砂輪機(jī)打磨焊縫及其他凸出物,使管壁表面平滑。

2.3 其他構(gòu)件的施工

a.鋼襯上法蘭安裝

在安裝第①節(jié)鋼襯的同時(shí),進(jìn)行鋼襯上法蘭的現(xiàn)場(chǎng)裝配,調(diào)整測(cè)量法蘭24個(gè)支撐墊塊高度,墊塊位置合格后對(duì)鋼襯設(shè)置防變形的臨時(shí)限位支撐,然后將上法蘭拆除,待鋼襯內(nèi)混凝土回填澆筑完畢后,再進(jìn)行上法蘭的安裝工序。

b.第①節(jié)鋼襯與原尾水管法蘭及基礎(chǔ)的銜接處理

為滿足新鋼襯的安裝要求,需對(duì)原尾水管基礎(chǔ)進(jìn)行處理,將法蘭及基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)立板予以打磨（打磨基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)立板是為了便于混凝土澆筑）,保證在新鋼襯與原法蘭及基礎(chǔ)之間形成了約20mm的間隙。在鋼襯外緣與原法蘭基礎(chǔ)之間焊接Φ20 mm的不銹鋼鋼棒,由此承擔(dān)安裝過程中的鋼襯自重。

c.測(cè)壓管安裝及其他管道的處理

尾水管測(cè)壓系統(tǒng)布置在第②節(jié)鋼襯上,在組對(duì)第②節(jié)鋼襯后安裝測(cè)壓管,并對(duì)其進(jìn)行壓水試驗(yàn),壓力控制在0.5MPa以內(nèi),壓力穩(wěn)定不滲不漏即可。然后進(jìn)行該節(jié)鋼襯的安裝施工。尾水管內(nèi)原有排水管、補(bǔ)氣管等管道采用續(xù)接套管法來與新鋼襯連接。

d.湊合節(jié)安裝

第⑤節(jié)鋼襯與混凝土開挖面之間設(shè)置湊合節(jié)過渡段,采用12mm厚的Q235型鋼板。第⑤節(jié)鋼襯安裝完畢后,其空間尺寸可能與設(shè)計(jì)尺寸有偏差,所以湊合節(jié)得尺寸以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量為準(zhǔn),自由分瓣,但新舊鋼襯應(yīng)銜接自然、漸變平滑。

3 結(jié)束語

通過對(duì)尾水管鋼襯的分節(jié)分瓣設(shè)計(jì)和安裝,較好地解決了構(gòu)件吊運(yùn)通道、鋼襯安裝空間狹小、不能整節(jié)安裝的難題。分節(jié)分瓣安裝法能科學(xué)合理適用于尾水管改造工程,保證安裝精度,而且工期短、效率高,值得借鑒。