淺析抽水蓄能電站進水球閥翻身施工工藝

【摘要】抽水蓄能電站進水球閥是電站設備安裝中單件重量較大之一，受運輸條件及地下廠房開挖量的影響，進水球閥閥體一般采用垂直運輸，在主廠房安裝間翻身，然后就位組裝附件。本文主要以浙江仙居抽水蓄能電站1#機組球閥翻身為例，通過對單重大、形狀異形的球閥利用雙梁單小車雙鉤這種橋機在現場翻身實施過程的分析，為今后大中型抽水蓄能電站球閥現場翻身提供一些參考。

【關鍵詞】 進水球閥；翻身；工藝

一、 概況

浙江仙居抽水蓄能電站位于浙江省仙居縣湫山鄉境內，為日調節純抽水蓄能電站，樞紐工程主要由上水庫、輸水系統、地下廠房、地面開關站及下水庫等建筑物組成。浙江仙居抽水蓄能電站地下廠房設計安裝4臺375MW混流可逆式水輪發電機組，總裝機容量為1500MW。電站建成后，以500kV電壓等級接入浙江電網，在電網中承擔調峰、填谷、調頻、調相和事故備用等任務。

電站地下廠房洞群包括主副廠房洞、主變洞、母線洞、尾閘洞、500kV出線洞等。輸水系統采用一洞兩機的布置方式，在機組進水側每臺機單獨設置1套進水球閥及操作系統，球閥位于主廠房洞蝸殼層。球閥進水側通過連接管及湊合節與壓力鋼管相接，出水側通過伸縮節與蝸殼相接。進水球閥采用臥軸雙面密封，在出水端設有一道工作密封和進水端設一道檢修密封，由水壓進行操作。球閥閥體為整體結構，采用雙缸雙向液壓接力器進行開啟、關閉。球閥的操作系統由一臺油壓裝置、兩只壓力油罐和接力器，以及管路系統等組成。進水球閥及附屬設備由哈爾濱電機廠有限責任公司生產。

二、 設備技術性能參數和外形尺寸

1球閥參數

2橋機參數

電站在主廠房設計安裝2臺QS300/50/10t-23.5m橋式起重機，結構為雙梁單小車雙鉤，主鉤起吊重量為300T，副鉤起吊重量為50T。設備由太原重型機械（集團）有限公司生產，主梁高度為2902mm。小車軌道的折算高程為139.37m，廠房安裝間的地面高程為123.00m，拱頂高層為148.00m，安裝間地面距主鉤的最高起升限值的距離為9m，副鉤的最高起升限值的距離為10m。

三、 球閥現場翻身工藝

1球閥現場卸車

球閥的生產廠家是哈爾濱電機廠有限責任公司，該制造商地處東三省，受地理環境和供貨條件的限制，全程采用了公路運輸，整體到貨球閥垂直放置，在主廠房安裝間用單臺300t橋機卸車。球閥本體重165t，卸車吊點所需吊耳廠家已經焊接完成，現場選用2根廠家到貨的Φ80×12m鋼絲繩對折4吊點進行卸車，卸扣選用4個55t卡環。卸車布置如圖1：

2安裝間翻身

卸車后的球閥為垂直放置，法蘭上下平行，需要在安裝間將球閥從垂直狀態翻至水平狀態，清掃完成后進行密封水壓試驗，合格后吊裝就位。

準備工作：安裝間在上游側已規劃布置了兩臺定子組裝和一臺轉子組裝封閉工裝間，占據了安裝間場地的一半。現場翻身場地選擇在安裝間下游側（即發電機主軸組裝工位上），按照8m×6m（長×寬）進行清理準備，并備用枕木、鋼墊板、螺旋千斤頂等放置在安裝間。球閥翻身前，用鋼絲繩及2T鏈條葫蘆對球閥活門轉臂進行固定，防止活門翻身過程翻轉，造成設備和人員傷害。

批準的翻身施工方案：球閥現場翻身選用單臺橋機的300t主鉤和50t副鉤配合進行，用2根Φ67×6m鋼絲繩配4個55t卸扣掛裝在主鉤上（見下圖），依靠球閥自重滑動鋼絲繩轉動球閥，完成球閥翻身；在副鉤上掛裝2根Φ67×6m鋼絲繩配2個55t卸扣，翻身過程中副鉤鋼絲繩不受力，只起輔助安全防護作用，防止球閥在翻身過程中傾倒。翻身過程中在地面上鋪設枕木（如下圖所示），球閥不離開地面枕木。

翻身流程如下：

①按圖示掛好鋼絲繩，緩慢起升主鉤，向下游移動橋機小車，同時副鉤下落以使副鉤不受力，球閥不離地面枕木；

②在主鉤起升過程中，不斷調整副鉤，在球閥翻轉至重心接近主鉤吊點中心線時，副鉤受力進行輔助，防止球閥瞬間傾覆；

③球閥重心與主鉤中心線重合后，松開副鉤，球閥翻身完成；在副鉤完全松開后，起吊主鉤使球閥離開地面約500mm后，旋轉球閥180度，使球閥的方位與球閥就位安裝時一致；

④閥轉正后，拆除下部墊支的翻身用的枕木，重新在球閥四個基礎部位墊放枕木，緩慢下放主鉤，使球閥落至枕木上。

3設備吊具的選取及校核

按廠家提供的球閥翻身起吊圖，現場采用球閥上設置的4個吊點進行吊裝，并對4個吊點核算，受力41.25t，廠家提供的球閥專用吊索為Φ80×12m的高強度無接頭索具受廠房起吊高度限制過長，不滿足球閥翻身要求，更換成廠家到貨的Φ67×6m的高強度無接頭索具進行吊裝。

3.1翻身吊點的選取

吊裝選取設備上自帶用于球閥吊裝A、B、C、D四個吊耳作為吊點（見下圖），采用兩根F67-6m的高強度無接頭索具和4個55t卸扣，A、B、C、D四個吊點鋼絲繩與垂直面的夾角為23°。

3.2 選用的鋼絲繩校核

現場選用廠家到貨的2根F67-6m的高強度無接頭索具，單股鋼絲繩承受荷載為：

Gp=W/cosa/8

=165/cos23。/8

=22.4061t

式中 Gp—單根鋼絲繩承受荷載；

W—設備重量；

a—鋼絲繩與垂直面夾角，計算得23°。

Ф67鋼絲繩為6×37SW+1WR，抗拉強度為1770MPa系列鋼絲繩。

鋼絲繩的破斷拉力為：

F。=k'×D2×R。/1000

=0.356×672×1770/1000

=2828.60868kN

F。-鋼絲繩最小破斷拉力，kN

D-鋼絲繩直徑，mm

k'-鋼絲繩最小破斷拉力系數，0.356（GBT 8198-2006，表2 ，6×37鋼芯鋼絲繩）

R。-鋼絲繩公稱抗拉強度，MPa

吊裝荷載=22.4061t×9.8=219.579kN

起吊位置載荷為2Gp=2×219.579=439.158kN

鋼絲繩的安全系數為：

k= F。/2Gp=2828.60868/439.158

=6.441

故選用6×37SW+1WR-F67-6m的高強度無接頭索具能滿足吊裝要求。

四、 出現的問題和原因分析

4.1翻身過程出現的問題。翻身選用的高強度無接頭鋼絲繩實施時不能自由滑動，現場采用分段停止，輔以工字鋼、枕木、楔子板以及50T螺旋千斤頂，將球閥支墊牢固，通過反復松開主鉤，移動小車來拖動鋼絲繩滑動，為防止球閥傾倒主鉤無法完全松開，只能在主鉤有荷重情況下讓鋼絲繩在主鉤上剛性滑動。

靠近副鉤側的兩根主繩及卡環在翻身前用硬木與球閥上的M95的螺栓上隔斷進行保護，翻身過程中硬木受力壓裂，使鋼絲繩和卡環與球閥上的M95的螺栓發生卡阻。為防止鋼絲繩在受力時螺栓絲扣損壞，翻身過程中只能暫停，添加硬木將螺栓間塞緊，用車輪內胎橡膠皮將螺栓絲扣重新進行保護，然后把截成0.5米的Φ89*6mm的短鋼管用鐵絲捆在螺栓上，將吊裝卡環及鋼絲繩放在鋼管外側。

鋼絲繩在翻身完成后，檢查吊索具，接觸主鉤滑動的一段主繩已經變形，鋼絲繩上有一股繩上兩根細鋼絲磨損嚴重斷裂。

4.2出現問題的原因分析

1）橋機主鉤的結構采用的梯形斷面，并且上端面增加了防滑披肩。與傳統的主鉤橢圓形斷面不同，摩擦系數較大，不利于鋼絲繩滑動。

2）橋機采用單小車雙鉤，主副鉤夾角較小，球閥本體上部的把合螺栓露出部分太長，起吊后鋼絲繩易卡在未進行防護的兩個螺栓間。

3）起吊使用的是制造廠家提供的較軟的圈繩（6×37SW+1WR-F67-6m），受力后鋼絲繩發生變形，摩擦阻力大，不利于進行自由滑動。

五、結語

通過在主鉤上增加鋼墊使主鉤上部斷面由梯形變成橢圓形，選用較硬的鋼絲繩，比如選用6×19SW+1WR-F67-6m的鋼絲繩，使鋼絲繩在鉤上能自由的滑動，并且在球閥本體與密封面的把合螺栓（也就是主鉤鋼絲繩翻身起吊后相干擾的螺栓）上加鋼保護套，在螺栓保護套外部用圓鋼支墊，仍可以直接利用主廠房橋機進行翻身。仙居電站2#-4#機組球閥采用一臺240T汽車吊在安裝間配合單臺橋機進行翻身，該方法操作簡單但不經濟。

參考文獻：

[1]房義萍，等.GB/T 20118-2006.一般用途鋼絲繩.北京.中國標準出版社.2006

[2]蘇冬、徐麗華等 GB T 14405-2011 通用橋式起重機 北京.中國標準出版社.2011

作者簡介：彭劍，1972年10月，男，中國水利水電第五工程局有限公司，工程師，現從事浙江仙居抽水蓄能電站機電設備安裝項目管理工作。