尾水管改造鋼襯的安裝方法

王興隆

（豐滿發電廠,吉林 吉林 132108）

水輪機尾水管在長期的使用中受氣蝕和銹蝕影響,常常發生鋼襯撕裂、脫落,甚至混凝土掏空現象,威脅機組的安全運行。對于已不具備修補加固條件的尾水管,必須進行全面技術改造。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,同時又因為改造施工不能影響原有混凝土結構和座環等設備的安全,混凝土開挖量不應過大,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整節安裝的方法,成為制約尾水管改造成功與否的關鍵技術之一,必須全面細致研究確定一種適合尾水管改造的鋼襯安裝方法。對此,豐滿發電廠在3號、5號和7號機的尾水管改造中研發出尾水管鋼襯分節分瓣的安裝方法,應用效果較好。現以安裝技術較為成熟的7號機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構）,其結構如圖1所示,已于2008年完成了尾水管的全面改造任務。

1 鋼襯設計

尾水管處于機組的最底部,全部鋼襯只能通過橋機經發電機室、水輪機室、座環、基礎環等內部通道運輸。在7號機尾水管改造中,吊運通道最小內徑處為基礎環（內徑Φ4 520 mm）而單節尾水管的最小截面（最小內徑為4 565 mm,最大至7 360mm）均大于上述設備的內截面,整體吊運和安裝已難以實現,因此在設計過程中,除優化設計尾水管的結構、厚度和材質外,必須深度研究尾水管鋼襯吊運和安全的可行性,不能采用常規的整節安裝法。由此提出尾水管鋼襯分節分瓣設計,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,錐管段3節,肘管段2節,另加1個湊合節,用于新舊鋼襯的銜接。各節鋼襯的分瓣數量和尺寸,根據吊運、安裝的可行性和鋼襯周長來確定。經測算,錐管段第①節鋼襯分為4瓣、錐管段第②和③節鋼襯分為5瓣、肘管段第④和⑤節鋼襯均分為6瓣較為合理,第①節鋼襯是尾水管鋼襯安裝的首節,為便于確定尾水管XY軸的方位和調整安裝標高,故分為4瓣,其他各節鋼襯的分瓣數量,除能滿足分瓣件的吊運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節鋼襯進行優化設計,優選不銹鋼材料,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,鋼襯環向肋板距管節邊緣為100 mm。其他各節鋼襯結構設計第②、③節選用Q235鋼材,厚度為20mm,肋板高為80 mm,鋼襯環向肋板距管節邊緣為100 mm。②節高1 338 mm,③節高1 480 mm。第④、⑤節選用Q235鋼材,厚度均為16 mm,肋板高為80 mm,鋼襯環向肋板距管節邊緣為100mm。

2 鋼襯安裝

尾水管混凝土錨筋強度達到設計要求后,即可進行尾水管鋼襯的安裝,7號機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進行,先安裝錐管段,后安裝肘管段,方法如下。

2.1 確定鋼襯安裝基準線

a.尾水管平面軸線的確定。由于7號機尾水管X向、Y向中心線與機組安裝X軸、Y軸線偏差8°,以機組軸線確定尾水管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。以機組座環頂面高程為192.60 m為標準基準面,根據7號機尾水管單線圖可知新鋼襯上法蘭頂面設計高程為191.70m,利用水準儀在圓周方向逐點（24個測點）測定新鋼襯第①節頂面安裝位置高程,即座環頂面下降900mm。

2.2 鋼襯安裝方法

鋼襯運至廠房后,用橋機將分瓣的鋼襯逐件吊運至尾水管內,在作業平臺上整節組對鋼襯,將各主要尺寸調至設計允許的偏差后,在鋼襯內部設置防變位的臨時支撐（原鋼襯空間彎曲部位的內部支撐不變更）,再利用吊車、導鏈將該節鋼襯整體起吊、調整至安裝高程位置,調整校正鋼襯軸線位置。各控制尺寸符合設計值后,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整錨筋。鋼襯各瓣組裝定位后立即進行現場焊接,所有焊縫須在混凝土澆筑前完成。焊接質量驗收合格后,用手持砂輪機打磨焊縫及其他凸出物,使管壁表面平滑。

2.3 其他構件的施工

a.鋼襯上法蘭安裝

在安裝第①節鋼襯的同時,進行鋼襯上法蘭的現場裝配,調整測量法蘭24個支撐墊塊高度,墊塊位置合格后對鋼襯設置防變形的臨時限位支撐,然后將上法蘭拆除,待鋼襯內混凝土回填澆筑完畢后,再進行上法蘭的安裝工序。

b.第①節鋼襯與原尾水管法蘭及基礎的銜接處理

為滿足新鋼襯的安裝要求,需對原尾水管基礎進行處理,將法蘭及基礎內側立板予以打磨（打磨基礎內側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之間形成了約20mm的間隙。在鋼襯外緣與原法蘭基礎之間焊接Φ20 mm的不銹鋼鋼棒,由此承擔安裝過程中的鋼襯自重。

c.測壓管安裝及其他管道的處理

尾水管測壓系統布置在第②節鋼襯上,在組對第②節鋼襯后安裝測壓管,并對其進行壓水試驗,壓力控制在0.5MPa以內,壓力穩定不滲不漏即可。然后進行該節鋼襯的安裝施工。尾水管內原有排水管、補氣管等管道采用續接套管法來與新鋼襯連接。

d.湊合節安裝

第⑤節鋼襯與混凝土開挖面之間設置湊合節過渡段,采用12mm厚的Q235型鋼板。第⑤節鋼襯安裝完畢后,其空間尺寸可能與設計尺寸有偏差,所以湊合節得尺寸以現場測量為準,自由分瓣,但新舊鋼襯應銜接自然、漸變平滑。

3 結束語

通過對尾水管鋼襯的分節分瓣設計和安裝,較好地解決了構件吊運通道、鋼襯安裝空間狹小、不能整節安裝的難題。分節分瓣安裝法能科學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。