進水球閥及操作系統安裝技術措施

郭 峰，楊存勇

（中國水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130062）

進水球閥及操作系統安裝技術措施

郭 峰，楊存勇

（中國水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130062）

江邊水電站裝設3臺套公稱直徑2 100 mm，重量為76.24 t進水球閥，每臺進水球閥由閥體、伸縮節、延伸段、液動部分及附件構成。受吊物孔限制，依次對伸縮節、閥體、延伸段進行安裝。主要介紹進水球閥及操作系統的安裝工藝，供同類設備安裝借鑒。

進水閥及操作系統；安裝；技術

1 概述

江邊水電站裝設3臺套單機容量為110 MW混流式水輪發電機組，水輪機型號HL（TF5008）-LJ-315.5，額定水頭272 m，額定轉速333.3 r/min，額定流量45.2 m3/s。在每臺機組左側設置有進水球閥。

進水球閥公稱直徑2 100 mm，總重76.24 t，最高進水頭不小于313 m，最大工作壓力不小于375 m，進水球閥為橫軸雙面密封閥球閥，單個直缸接力器操作，并配置油壓裝置操作系統，球閥密封采用水壓操作，工作密封設在下游側，檢修密封設在上游側，無需排空壓力鋼管和拆卸球閥主體便可以檢修和更換工作密封。為方便進水球閥的安裝、拆卸和檢修，在球閥的下游側，設有伸縮節，并在球閥上設置有DN250旁通閥和旁通管路。

2 進水球閥安裝工藝流程圖

進水球閥安裝工藝流程見圖1。

3 進水球閥安裝措施

3.1 基礎埋設

對已安裝好的進水壓力鋼管和蝸殼實際中心、高程進行檢查、復測，按蝸殼進水端的實際中心和高程來確定球閥和接力器基礎埋件中心、高程，用測量儀器測出球閥基礎和接力器基礎的方位，調整基礎板方位、高程和水平度。調整合格后對地腳螺栓、楔形板和基礎板進行焊接加固，并緊固球閥和接力器基礎地腳螺桿的上下螺母，球閥就位前再次對球閥和接力器基礎中心、高程進行復測，滿足規范要求后進行安裝球閥。

3.2 伸縮節安裝

（1）在安裝場將活套法蘭2與密封制動環組合，用20顆M24×120螺栓進行把合。

（2）將把合好的活套法蘭2和密封止動環套在球閥伸縮節上，并用φ10圓橡膠進行密封。

（3）用橋式起重機將球閥伸縮節活套法蘭1吊入，與蝸殼進口段法蘭組合用8個內六角圓柱頭螺釘M20進行把合固定，在蝸殼進口短管法蘭盤根槽內放入φ10圓橡膠進行密封。

圖1 進水球閥安裝工藝流程圖

（4）用橋式起重機將球閥伸縮節吊至蝸殼進口處，將伸縮節插入活套法蘭1中、將活套法蘭2與活套法蘭1和蝸殼進口短管用40顆M90×380雙頭螺栓把合連接。伸縮節和蝸殼進口短管連接螺栓對稱進行緊固。

（5）在蝸殼進口法蘭與伸縮節間均布四塊17mm楔塊（設計間隙為20 mm，考慮球閥延伸段焊縫焊接收縮量約為3 mm），調整伸縮節，使伸縮節緊靠楔塊，伸縮節與活套法蘭間隙均勻，不應有卡阻現象，盤根寬度的允許偏差不大于3 mm。

3.3 進水球閥安裝

（1）初步調整基礎高程水平后，將進水閥放置在基礎板上，根據設置的測量點線利用千斤頂調整進水球閥的高程、水平及中心位置，使球閥緊靠伸縮節，對稱均勻緊固伸縮節與球閥把合螺栓。

（2）球閥的活門轉動應靈活，與固定部件應有足夠間隙，一般不小于2 mm。

（3）球閥安裝允許偏差，見表1。

表1 球閥安裝允許偏差表

（4）檢查伸縮節與蝸殼進口法蘭之間的間隙是否均勻、是否符合要求；檢查合格后按制造廠要求把緊進水閥基礎螺栓，將伸縮節活動法蘭與進水閥連接，全面復測中心、高程、間隙，符合要求后，進行上游側延伸段的安裝。

3.4 上游延伸段安裝

（1）利用外徑千分尺測量壓力鋼管出口與進水閥上游法蘭間的距離，并與延伸段對應的實際尺寸進行比較，以確定壓力鋼管切割長度并劃出切割線。

（2）校核切割線是否準確無誤，然后進行切割及坡口打磨。

（3）將進水球閥基礎螺栓松開，利用下游伸縮節間隙，將進水閥向下游平移10～15 mm，將延伸段吊入安裝位置，與進水閥上游側法蘭相連接。在壓力鋼管對接部位設置鋼支架，以防傾倒。

（4）將延伸段連同進水閥整體向上游側平移（平移過程監視伸縮接活動法蘭無卡阻現象），使得延伸段與鋼管對接，檢查其錯牙以及間隙，須滿足圖紙及規范要求。

（5）檢查蝸殼進口法蘭與伸縮節間隙、周向間隙符合設計要求。

（6）在進水閥延伸段垂直方向、水平方向和中心線方向架設4塊百分表，監視延伸段焊接時的變形。

3.5 上游延伸段環縫的焊接

3.5.1 焊接

進水球閥延伸段與壓力鋼管湊合節焊縫焊接采用手工電弧焊，焊接時由兩名焊工沿環縫圓周長分段對稱同時施焊，以相同的焊速分層、逐層對稱焊接，不允許跳躍，層間焊接接頭錯開25 mm以上。焊接過程中對焊接位置變形的控制：采用在進水球閥（延伸段側）上、下、左、右中心外側各放置百分表一塊，焊接時設專人負責監視百分表讀數的變化，發現有變形時立即調整焊接順序。首先焊接坡口內側焊道，焊接完成后，對背縫進行氣刨、打磨后焊接。

焊接過程控制:

（1）手工電弧焊焊接時的預熱溫度為80～100℃。測點應在所施焊的焊道背面測量，測點位于焊縫左右50 mm，對稱測量，由專人進行記錄。

（2）層間溫度應控制在100～200℃之間，后熱溫度在150～200℃，保溫時間為2 h。

（3）定位焊的預熱溫度應比實際焊接時的預熱溫度高20～30℃，定位長度100～150 mm，間距100～200 mm，厚度4～8 mm。定位焊在背縫進行焊接。

（4）焊接要求進行多層多道焊接，多層焊焊道的接續部位不準在上、下、左、右中心方向相重合，應錯開25 mm以上，多層焊的層間接頭應錯開。

（5）焊層厚度及焊道寬度：手工電弧焊打底最大厚度為6 mm，后續層每層最大厚度：平焊為3 mm，其余焊接位置為4 mm。焊道最大寬度為焊條直徑的2～4倍，具體焊接層道數按實際焊縫大小確定。

（6）焊接過程中對焊接位置變形的控制采用在鋼管上、下、左、右中心外側各放置百分表一塊，焊接時設專人負責監視百分表讀數的變化，發現有變形時立即調整焊接順序，使焊接變形控制在允許范圍之內。

（7）控制焊接層間溫度，使其保持在預熱溫度至200℃之間。焊接時的環境溫度及濕度、預熱溫度、層間溫度及后熱溫度，應每隔20 min測記一次，焊接過程有專人進行記錄，記錄進行存檔處理。

（8）在每一層焊接完成后，用風鏟或手錘敲擊焊縫，及時釋放焊縫存在的應力。

3.5.2 碳弧氣刨清根（1）用轉頭式氣刨槍手工操作進行焊縫背部清根。（2）碳弧氣刨的電弧長度控制在1～2 mm內，并且所用的壓縮空氣應干燥無污染。

（3）氣刨槽形狀：底部圓角半徑為4～6 mm，兩側面斜度4:1，刨槽頂部寬度等于或稍大于槽深和坡口寬度。

（4）對手工焊應清除至露出打底焊道為止。

（5）氣刨操作應連續完成，氣刨后的刨槽應進行打磨：打磨95%以上，鏟除滲碳層，露出金屬光澤為止。

3.5.3 焊接檢驗

（1）焊縫外觀檢查

所有焊縫均應進行外觀檢查，其外觀質量必須滿足《壓力鋼管制作安裝及驗收規范》（DL5017-93）第6.4.1條的規定。

（2）焊縫無損檢測

1）焊縫無損檢測應在外觀檢查合格后進行；2）進行探傷的焊縫表面的不平整度應不影響探傷評定；

3）在鋼管焊接結束24 h后進行無損檢測；4）焊縫無損探傷的檢查比率為100%；

5）UT探傷一類焊縫BI級合格；射線探傷一類焊縫Ⅱ級合格；

6）超聲波探傷如發現有可疑波形不能準確判斷時，用射線透照復驗。

3.6 各法蘭連接螺栓最終擰緊

上游延伸段和鋼管焊接完成后，應對球閥進行檢查調整合格后，對各法蘭面連接螺栓進行拉伸擰緊，擰緊一般分二次或三次至緊固力矩，螺栓扭緊力矩23.8 kN·m。

3.7 球閥接力器及操作機構安裝

3.7.1 接力器及附件的安裝

（1）在廠房對接力器進行清洗、檢查和裝配后，各配合間隙應符合設計要求，活塞移動應平穩靈活。

（2）各組合面間隙，用0.05 mm塞尺檢查，不能通過；允許有局部間隙，用0.10 mm塞尺檢查，深度不應超過組合面寬度的1/3，總長不應超過周長的20%。

（3）節流裝置的位置及開度應符合設計要求。

（4）接力器應按照要求作嚴密性耐壓試驗，耐壓試驗應達到額定值6.3 MPa的1.5倍即9.5 MPa，保持30 min，應無滲漏現象。

（5）接力器活塞行程，應符合設計要求，接力器全開至全關轉動角度為90°。

（6）為了正確確定接力器的位置，可把球閥調整至中間位置，其基礎板與底座的安裝，應根據球閥在中間位置時，拐臂聯接銷孔的實際位置確定。將接力器吊到基礎上，與底座、基礎螺栓聯接在一起，連接接力器、拉桿、拐臂（應處于水平），此時接力器活塞應處于中間位置，通過掛線錘檢查調整接力器底座耳孔中心至球閥體樞軸中心，水平距離應為1 000 mm，垂直距離應為3 400 mm。接力器安裝的水平偏差，在活塞處在中間位置時，側套管或活塞桿水平（或垂直度）不應大于0.10 mm/m。

（7）球閥體、接力器基礎板二期混凝土澆筑。3.7.2系統管路安裝

（1）不銹鋼管路坡口采用機械加工，坡口兩側20～30 mm內清理干凈，焊接采用不銹鋼氬弧焊。管路焊接完成后安裝耐壓試驗接頭，接入試驗管路和試壓泵，對所有管路分段、分批進行耐壓試驗，試驗壓力油管為9.5 MPa，漏油和回油管為2.4 MPa保持30 min。試驗合格后對管路內部徹底清洗、涂油、用干凈白布包扎、封口。

（2）系統管路按編號進行回裝，仔細安裝密封墊或密封圈，對稱均勻把緊連接螺栓，管路安裝后按電站要求涂色漆。

3.8 旁通閥及管路安裝

（1）在DN250旁通閥安裝前，對旁通閥進行耐壓試驗和密封試驗，耐壓5.63 MPa，10 min不產生有害變形和滲漏。

（2）安裝鋼管排水閥及其管路。

3.9 油壓裝置安裝

3.9.1 集油槽、壓油罐安裝

集油槽、漏油箱安裝后應進行滲漏試驗，保持12 h后，應無滲漏現象；壓力油罐應做嚴密性耐壓試驗，試驗壓力為9.5 MPa，保持30 min，應無滲漏。

3.9.2 油壓裝置安裝

（1）安裝油泵過濾器、卸載閥、安全閥、逆止閥、截止閥等附件。

（2）校驗、安裝壓力表、壓力開關、壓力傳感器、液位傳感器、液位計、油混水信號器、安全閥、補氣閥以及油壓裝置控制箱等。

3.9.3 油壓裝置充油調整試驗

（1）從螺桿泵到壓力油罐的閥門均打開，用點動啟動油泵，檢查電動機轉向，應與螺桿泵上的箭頭所指方向一致，無誤后再次啟動螺桿泵，向壓力油罐送油，直到壓力油罐中油位達到正常值，并校核各液位開關的準確性。這期間應注意運轉是否平穩，有無震動及異常的噪音。

（2）打開自動補氣裝置，自動或手動向壓力油罐充壓縮空氣，使壓力至0.5 MPa，檢查油管及各路元件的連接處的密封性，應保證不漏氣，不漏油，核對壓力傳感器和油壓表。

（3）調整安全閥至最小壓力值，卸載閥在卸載位置，啟動油泵空載運行1 h，油泵、電動機應工作正常。

（4）整定油壓裝置各壓力信號器的值。

3.10 液壓控制柜、電氣控制柜和自動化元件安裝

液壓控制柜和電氣控制柜安裝；進水球閥系統上的各行程指示開關、壓力開關和壓力傳感器等自動化元件安裝。

4 進水球閥系統調試

4.1 無水調試

在壓力鋼管無水的情況下，操作電磁閥開啟、關閉進水閥，調整進水閥啟閉時間。分別用工作及備用油泵操作活門及旁通閥，其動作應平穩，開關時間應符合設計要求。活門實際全開位置的偏差，不應超過±10 mm。

4.2 充水試驗

無水調試完成后，進行引水系統充水試驗，充水時從全廠公用供水總管取水，經高壓水泵通過進水閥前的壓力鋼管排水管向引水管道充水。進行密封的動作試驗。

4.3 動水關閉試驗

在機組聯合調試時進行動水關閉試驗。

5 結語

江邊水電站進水球閥嚴格按照工藝措施安裝，并在安裝過程中不斷進行分析、論證，優化進水球閥的安裝措施，為以后類似進水球閥的安裝提供參考經驗。

［1］梁 勇.大型蝴蝶閥安裝工藝探討［J］.青海水力發電，2004（4）：30-32.

［2］張 雄.西藏直孔水電站進水蝶閥安裝施工技術［J］.人民長江，2007（5）：60-62.

［3］韓 敏.牛角灣三級電站進水球閥的設計［J］.東方電氣評論，2005（3）：132-135.

［4］田 迅，牛文彬.民治水電站水輪機進水閥選擇研究［J］.水力發電，2005（6）：51-53.

［5］李國和.進水閥工作密封損壞分析及對策［J］.電力安全技術，2006（10）：48-49.

［6］高洪軍.白山抽水蓄能電站蝴蝶閥的結構分析［J］.水利水電技術，2008（6）：28-30.

TV732

B

1672-5387（2016）10-0077-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.10.024

2016-03-15

郭 峰（1982-），男，助理工程師，從事水電廠機組安裝、檢修及施工管理工作。