小溝電站立軸四噴嘴沖擊式水輪機配水環(huán)管安裝

張建國

（廣東省水電集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 511340）

小溝電站立軸四噴嘴沖擊式水輪機配水環(huán)管安裝

張建國

（廣東省水電集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 511340）

小溝水電站安裝的立軸四噴嘴沖擊式水輪發(fā)電機組，裝機容量2伊27.5MW，額定水頭938m，是國內(nèi)目前水頭特高的立軸沖擊式機組之一。其配水環(huán)管安裝是整個水輪機埋件安裝的重點和難點，本文對配水環(huán)管的安裝、調(diào)整和水壓試驗作詳細(xì)的敘述，供今后同類機型安裝時參考。

小溝電站；立軸四噴嘴沖擊式水輪機；配水環(huán)管；安裝

1 工程概述

小溝電站位于四川省甘孜州康定縣孔玉鄉(xiāng)境內(nèi)，電站廠房距康定縣城90km，電站引用大渡河左岸一級小支流野牛溝及野牛溝兩條支溝徑流發(fā)電，為引水式開發(fā)，上與雞心梁子電站尾水相銜接，下與大渡河干流長河壩電站水庫淹沒回水相銜接。

電站總裝機容量為2×27.5MW，機組由重慶立菘電機設(shè)備有限公司設(shè)計、制造，廣東水電二局股份有限公司承擔(dān)安裝，水輪機基本技術(shù)參數(shù)如下∶

圖1 水輪機結(jié)構(gòu)

2 配水環(huán)管主要部件技術(shù)參數(shù)及安裝技術(shù)要求

2.1 配水環(huán)管主要部件及參數(shù)

小溝電站配水環(huán)管分為7段，自水流方向排序，依次為大叉管、直管、中叉管、彎管、小叉管、直管和最后一段進(jìn)入噴嘴前的彎管等組焊而成（見下頁圖2），其主要部件參數(shù)見表1。

表1 配水環(huán)管主要部件及參數(shù)

圖2 配水環(huán)管布置

2.2 安裝技術(shù)要求（表2）

表2 安裝技術(shù)要求

3 配水環(huán)管安裝主要程序

4 配水環(huán)管安裝主要步驟及要點

4.1 安裝條件和準(zhǔn)備

機殼安裝好后澆注完下段混凝土及配水環(huán)管支墩澆注完成，并具備足夠的強度。穩(wěn)水柵安裝完成，安裝用測量平臺焊制完成，做好測量控制點并標(biāo)記清楚。準(zhǔn)備好安裝所需材料，工、器具，電源及充分的技術(shù)準(zhǔn)備。組織所有安裝人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，熟悉安裝內(nèi)容、安裝方法及技術(shù)要求。

4.2 配水環(huán)管基礎(chǔ)安裝

在配水環(huán)管的腳板和腳板周圍，預(yù)埋足夠的槽鋼、工字鋼，腳板與腳板之間相互連接，成為剛性基礎(chǔ)。

4.3 叉管吊裝

依次將主配水環(huán)管的大、中、小叉管和最后一段進(jìn)入噴嘴前的彎管（以下簡稱彎管）按圖紙要求就位。同時分別用水平儀校正大、中、小叉管和最后一段進(jìn)入噴嘴前的彎管與噴嘴聯(lián)接的法蘭平面的垂直度和水平度，該垂直度和水平度要求達(dá)到0.05mm/m。同時，通過儀器（經(jīng)緯儀或相關(guān)測量工具）、鋼琴線和楔子板在現(xiàn)場確定大、中、小叉管和彎管法蘭的軸心線與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓的位置偏差（水平偏差和垂直偏差）達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。校正偏差后，將大、中、小叉管和彎管與基礎(chǔ)、基礎(chǔ)鋼筋初步搭焊牢。

4.4 射流軸線偏差-安裝尺寸檢查

上述工作完成后，再檢查大、中、小叉管和彎管法蘭的軸心線與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓的位置偏差（水平偏差和垂直偏差），其偏差不超過±1.0mm。

依次將1號、2號、3號、4號噴嘴，分別與大、中、小叉管和最后一段進(jìn)入噴嘴前的彎管裝配、調(diào)整好。

測量噴嘴射流中心與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑的軸向偏差，其偏差不超過±1.0mm，如不符合要求，則應(yīng)調(diào)整叉管或彎管法蘭位置直到達(dá)到要求為止。

4.5 叉管固定

符合以上安裝數(shù)據(jù)要求后，將配水管的腳板與基礎(chǔ)板焊牢。同時環(huán)管與基礎(chǔ)鋼筋拉緊，加固好。

4.6 大、中、小叉管和彎管的混凝土澆注

澆注大、中、小叉管和彎管的混凝土，以充分增加噴嘴段的剛性。澆注凝固期達(dá)到后，再檢查大、中、小叉管和彎管法蘭的軸心線與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓的位置偏差（水平偏差和垂直偏差）是否偏離標(biāo)準(zhǔn)要求，如有偏差，立即與設(shè)計單位或制造廠家聯(lián)系，以決定解決方案。

4.7 補償管配裝及焊接、探傷、檢查

上述檢查合格后，再按圖紙要求進(jìn)行補償管的配裝，焊接完成后，按圖紙要求檢查補償管焊縫的焊接質(zhì)量。

焊條選用∶環(huán)管材料為Q345R，選用焊條牌號CHE507，規(guī)格 φ3.2mm、φ4mm。

焊條保管∶焊前按要求進(jìn)行烘焙，并按JB3228《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》進(jìn)行管理、發(fā)放和使用。

焊接人員∶由具有豐富施工經(jīng)驗和焊接技能的專業(yè)人員施焊，持證上崗。

變形量監(jiān)測∶焊接過程中，噴嘴法蘭處，由專人負(fù)責(zé)監(jiān)測、控制。

焊前檢查及清理∶施焊前將坡口及坡口兩側(cè)各50～100mm范圍內(nèi)的毛刺、鐵銹、油污、氧化皮等清除干凈，焊縫坡口打磨直至露出金屬光澤，每一層焊道焊完后及時清理干凈，檢查合格后再焊。

定位焊∶位置距焊縫端部30mm以上，其長度以100mm左右為宜，厚度不超過正式焊縫高度的1/2，最厚不超過8mm。

環(huán)縫焊接∶由2名焊工，采用分段、對稱、退步、窄道焊接法。

無損探傷∶焊接完成24h以后進(jìn)行無損探傷，探傷比例∶100%UT。

5 配水環(huán)管的水壓試驗

為了有效消除配水環(huán)管在工廠及現(xiàn)場焊接施工的內(nèi)部應(yīng)力，檢驗其強度，對焊接調(diào)整完的配水環(huán)管進(jìn)行水壓試驗，并要求緩慢均勻加壓。將試驗電動泵接在配水環(huán)管進(jìn)水總管口法蘭，試驗按步驟進(jìn)行升壓、保壓、降壓，試驗過程作好詳細(xì)記錄，包括壓力值、時間、配水環(huán)管的變形值等。

配水環(huán)管安裝、焊接、探傷、清理完成等工作完成后，連接噴針法蘭悶蓋，連接內(nèi)支撐，安裝配水環(huán)管進(jìn)口法蘭處悶蓋。將試壓設(shè)備及管路、表計等安裝好，試壓設(shè)備采用SY25試壓泵。

進(jìn)水總管安裝完成后，進(jìn)行水壓試驗，試水壓力14.9MPa，持續(xù)30min，不得有滲漏現(xiàn)象。

配水環(huán)管內(nèi)充水，分級升壓∶按0MPa、3MPa、6.0MPa、9.0MPa、12.0MPa、13.5MPa、14.9MPa，升壓過程中，各級間保壓15min，進(jìn)行觀察，無異常后再繼續(xù)升壓。升壓至14.9MPa觀察無滲漏及異常后，降壓至13.5MPa，再觀察15min，無異常后重新升壓至14.9MPa，保壓60min，檢查各焊縫及法蘭等是否有滲漏。

經(jīng)試壓無任何異常后，進(jìn)行泄壓，過程與升壓過程相反。

6 配水環(huán)管保壓澆注混凝土

加固∶裝上16個拉緊器，并與16個錨環(huán)聯(lián)接。對稱方向擰緊拉緊器，并加焊其他拉筋，使其定位。對配水環(huán)管再次升壓到10MPa，澆筑混凝土，各法蘭架設(shè)百分表監(jiān)測變形。

混凝土澆筑過程中，測量記錄各百分表的讀數(shù)，根據(jù)變形情況調(diào)整澆筑順序。監(jiān)測水壓值，應(yīng)保持在10.0±0.5MPa，由于混凝土的溫度變化，需要進(jìn)行排壓和升壓調(diào)整。混凝土強度達(dá)70%后，排除水壓。

7 綜合檢測成果及水壓試驗曲線

7.1 綜合檢測成果（表3）

表3 綜合檢測數(shù)據(jù)

7.2 水壓試驗曲線（圖3）

圖3 水壓試驗曲線

8 結(jié)語

小溝電站立式四噴嘴水輪機屬于特高水頭機型，國內(nèi)這方面的施工經(jīng)驗不多見，施工安裝具有一定的難度和較高的技術(shù)要求。我們根據(jù)實際情況，進(jìn)行了認(rèn)真分析研究，制定出上述的安裝及調(diào)整方法，保證了安裝施工的質(zhì)量，在澆混凝土后，所有控制尺寸的最終數(shù)值、精度誤差均小于給定的允許值。整個安裝、調(diào)整工作順利，保證了施工工期，機組啟動運行，穩(wěn)定可靠，取得了較好的效果。

TK738

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1672-5387（2014）02-0042-04

2013-12-03

張建國（1966-），男，高級工程師，從事水電站機組安裝施工技術(shù)及管理。