朱利諾-JNHPP 水電站大型蝶閥的結構與安裝

孫 慶，岳國艷

（東方電氣集團東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

1 電站概況

朱利諾水電站位于坦桑尼亞Morogoro 地區的Rufiji 河上，距離沿海城市達累斯薩拉姆大約220 km，是坦桑尼亞政府解決電力短缺的國家重點項目。電站共布置9 臺單機容量235 MW 混流式水輪發電機組。東方電氣集團東方電機有限公司負責該電站9 臺套水輪發電機組以及9 臺套Φ6 350 蝶閥的供貨。首臺機組計劃于2024 年2 月投產發電。

2 蝶閥基本參數

蝶閥型號：PDF128-WY-635

蝶閥名義直徑：Φ6 350 mm

接力器額定油壓：16 MPa

蝶閥最大靜水頭：128 m

蝶閥升壓水頭：167 m

蝶閥設計壓力：2.1 MPa

密封操作水壓：0.4～4.0 MPa

3 蝶閥結構及布置

3.1 蝶閥結構

蝶閥由閥體、活門、閥軸、軸承、活動環、重錘、接力器等主要部件構成。閥體為整體平板結構，重約110 t，其上布置有11 個檢修密封手動鎖定裝置和2個用于鎖定重錘的液壓鎖定裝置。活門為整體平板結構，名義直徑Φ6 350 mm，重約162 t，其上游側布置有金屬封水環和實心橡膠檢修密封，下游側布置實心橡膠工作密封。

活門上對稱裝配2 件閥軸，單件閥軸重約14 t，與活門采用8-M110×6 螺柱聯接并用銷套傳遞扭矩。活動環為整體環形件，在其外側的不同直徑布置有3 圈滑動密封，由0.4～4.0 MPa 水壓操作與檢修密封形成密封配合。閥軸上對稱裝配2 件重錘，單件重錘重約48 t，蝶閥關閉時完全依靠重錘作用。左右重錘側布置2 個Φ490 搖擺式接力器，接力器全行程2 491 mm，額定操作油壓16 MPa。

3.2 蝶閥布置

蝶閥布置在壓力鋼管出口與蝸殼進口之間，由蝶閥本體、伸縮節、上游連接管、湊合段組成。伸縮節布置在蝶閥下游，與閥體伸縮距離為30 mm，采用80-M90×6 螺柱分別與閥體和蝸殼延伸段連接。伸縮節側面設置一個Φ600 進人門，上部側面布置2-DN450 旁通管路，頂部布置1-DN350 排氣管路，下部布置1-DN500 排水管路。

上游連接管采用80-M110×6 螺柱與閥體連接，上部側面布置2-DN450 旁通管與伸縮節管路連接。閥體下部布置1-DN250 排污管路。湊合段與連接管均為610CF 高強鋼材質焊接，與壓力鋼管Q345R 為異種鋼焊接。湊合段下部布置1-DN500排水管路。

圖1 蝶閥整體布置圖

4 蝶閥安裝

4.1 蝶閥安裝間裝配

蝶閥裝配中的閥體、活門、閥軸、軸承、活動環、重錘、接力器等部件均在制造廠進行預裝并做相應的試驗，試驗合格后再完整性拆卸。因受重量和運輸條件的限制，拆除后的部件運至電站安裝間后按照與制造廠相同的裝配工藝要求進行裝配后整體翻身吊入機坑就位[1]。下面以蝶閥在工地的安裝情況為主進行介紹，其裝配順序為：閥體的安放→活門密封裝配→活門與閥體套裝→閥軸裝配→軸承裝配→活動環裝配及動作試驗→蝶閥整體氣密性試驗（工地）→翻身起吊。

將閥體上游側朝上平放于安裝間支墩之上，為確保活門裝配后處于正確位置，調整閥體與活門支墩高度差為150 mm。將檢修密封和工作密封裝配于活門之上后，吊裝活門與閥體進行套裝（見圖2）。

圖2 活門與閥體套裝

在活門上安裝2 件工具螺桿，使用閥軸專用工裝吊裝閥軸并配合中空液壓千斤頂將左右2 件閥軸裝配于活門上，最終測量閥軸臺階至閥體端面距離符合理論值150 mm。隨后安裝閥軸上的8 件M110 產品螺栓并用液壓拉伸器預緊。

閥軸及閥軸螺栓裝配是蝶閥裝配中的重點與難點。閥軸單件重約14 t，處于水平安裝位置，在活門上有8 件銷套與閥軸上的銷孔進行配合，且閥軸在插入活門過程中觀察空間極其微小，這需要安裝人員具備較高的操作能力和指揮協調能力。閥軸上的M110×6×2 180 螺栓單件重約133 kg，為大直徑細牙螺紋。在其裝配過程中需格外謹慎，一旦發生螺紋研傷或卡死的情況，需將已裝配好的閥軸拆卸以便能處理活門上的內螺紋，這勢必會對安裝工期和安裝質量造成極大影響。

吊裝軸承插入閥軸內，此時用橋機輕微起吊活門以調整其與閥體的同心，并配合工具螺桿和中空液壓千斤頂將軸承推入（見圖3）。

圖3 軸承安裝過程

在活動環外圓不同的高度及不同的分布圓上裝配3 圈滑動密封，使用專用工裝吊裝活動環套入閥體內。隨后安裝上游導環并與活動環形成密封腔。使用電動泵向活動環開、關腔通入清潔壓力水在全行程范圍內反復動作活動環，記錄活動環的起始動作壓力以及全行程值，并觀察動作環的運動偏差。在整個試驗中活動環應動作靈活，無卡阻，無漏水現象。蝶閥就位機坑后，模擬正常工作狀態再次對活動環進行動作試驗，應與在安裝間試驗情況一致。

蝶閥在制造廠裝配后依次進行了3.15 MPa 閥體強度水壓試驗以及2.1 MPa 檢修密封和工作密封水壓試驗（見圖4）。在工地安裝間對蝶閥進行整體性氣密試驗，在檢修密封和工作密封處于關閉狀態時，向閥體內部通入0.3～0.5 MPa 壓縮空氣，檢查各密封位置應無漏氣現象。

圖4 制造廠蝶閥整體水壓試驗

在蝶閥整體性氣密試驗完成后，安裝蝶閥翻身專用工具，在安裝間將蝶閥翻身至豎立并吊入機坑（見圖5）。蝶閥翻身起吊重約380 t（包括翻身工具）。

圖5 蝶閥翻身過程

4.2 蝶閥機坑內安裝

蝶閥在機坑的安裝主要包括蝶閥基礎的布置，蝶閥與伸縮節和上游連接管的裝配，湊合段與上游連接管及壓力鋼管的焊接，接力器安裝以及重錘安裝。

在蝶閥吊入機坑前，根據測量數據在蝶閥一期混凝土上布置基礎板、楔子板和地腳螺栓，并澆筑二期混凝土待其固化。將下游側伸縮節安裝在蝸殼延伸段法蘭上，伸縮節的設計伸縮距離為30 mm，考慮到湊合段與上游連接管環縫焊接的影響，在焊縫焊接前將伸縮距離預留為25 mm。

吊裝蝶閥入機坑就位于二期基礎之上，調整蝶閥垂直度并用80-M90×6 螺柱與伸縮節法蘭聯接。拆除蝶閥翻身工具后，吊裝上游連接管并用80-M110×6 螺柱與蝶閥本體聯接，使用液壓拉伸器對上、下游側螺柱進行預緊。

根據壓力鋼管與裝配后的上游連接管的實際距離配割湊合段，將其吊入機坑后臨時固定并調整環縫間的錯牙情況。湊合段環縫為清根焊縫，采用焊前預熱至80℃，焊后加熱至300℃并保溫4 h 后緩冷的焊接工藝。

在接力器一期混凝土上布置基礎板、楔子板和地腳螺栓，將接力器吊入機坑就位并采用臨時措施固定。吊裝重錘入機坑與蝶閥閥軸進行裝配，完成后投入液壓鎖定防止重錘轉動，在重錘和接力器位于全關狀態時進行兩者間的聯接（見圖6）。至此，蝶閥主體部分的安裝全部完成（見圖7），后續將進行蝶閥上各種管路的配置。

圖6 重錘與接力器聯接

圖7 蝶閥主體安裝完成

5 結語

朱利諾電站大型蝶閥是東方電機目前自主設計和制造的最大尺寸水輪機進口蝶閥。該蝶閥采用了新結構、新材料。其中活動環密封采用Φ6 470～Φ6 650 mm 大直徑成型滑動密封，研制了閥軸安裝工具、活動環起吊工具、蝶閥整體翻身工具等專用工裝。朱利諾蝶閥從設計、制造到廠內預裝試驗，承載了東方電機技術人員的創造能力和工匠精神，體現了作為大國重器的水電制造企業的綜合實力。朱利諾蝶閥在電站的順利安裝，是東方電機現場技術服務和項目管理綜合能力的集中體現以及水電八局朱利諾機電安裝項目部團結合作的結果。通過朱利諾項目的實施，進一步改進了大型蝶閥的產品品質，提升了東方電機在一帶一路中的國際影響力。