云南省維西縣南極洛河水電站配水環(huán)管焊接工藝及安裝

唐曉黎+唐杰天

摘要：本文介紹了南極洛河水電站配水環(huán)管焊接工藝及現(xiàn)場(chǎng)安裝，重點(diǎn)介紹了此高水頭、大容量機(jī)組配水環(huán)管焊接工藝和施工技術(shù)，以及如何消除機(jī)組在制造和焊接中產(chǎn)生的應(yīng)力，和配水環(huán)管在現(xiàn)場(chǎng)的安裝，為同類高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量機(jī)組安裝提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：南極洛河水電站；沖擊式；高水頭；高轉(zhuǎn)速；配水環(huán)管；焊接；安裝

南極洛河水電站位于云南省迪慶州維西縣巴迪鄉(xiāng)，電站引巴東河和南極洛河的水發(fā)電，廠址位于距南極洛河與瀾滄江交匯處下游，南極洛河水電站總裝機(jī)容量2×43MW，于2015年12月底全部并網(wǎng)發(fā)電。該電站是繼四川省涼山州蘇巴姑水電站、廣西桂林全州天湖水電站后全國(guó)第三高水頭水電站。

南極洛河水電站水輪機(jī)型號(hào)：CJC601-L-220/4×10.8

配套發(fā)電機(jī)型號(hào)：SF43-10/3700

轉(zhuǎn)輪直徑：D1=2.20m 額定出力：Nr=44.3MW

額定水頭：Hr=1039.9m 最大水頭：Hmax=1092m

最小水頭：Hmin=1039.9m 額定流量：Qr=4.79m3/s

額定轉(zhuǎn)速：n=600r/min 飛逸轉(zhuǎn)速：nf=1100r/min

噴嘴數(shù)：4個(gè) 水輪機(jī)額定效率：η=91%

旋轉(zhuǎn)方向：從發(fā)電機(jī)端看順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

一、配水環(huán)管的結(jié)構(gòu)組成及安裝要求

配水環(huán)管是機(jī)組的重要組成部分，其由大叉管、中叉管、小叉管、彎管、直管、配水環(huán)管測(cè)桿、配水環(huán)管泵水工具等組成。

配水環(huán)管中的叉管采用的是月牙筋球形叉管，該機(jī)構(gòu)叉管具有水力損失小，應(yīng)力分布均勻、結(jié)構(gòu)合理、外形尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。

該機(jī)型是以叉管法蘭為定位基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，即噴嘴等部件的安裝均以叉管法蘭為基準(zhǔn)。作用于配水環(huán)管和噴嘴的作用力都直接經(jīng)過(guò)配水環(huán)管傳遞到混凝土中。安裝尺寸應(yīng)滿足配水環(huán)管圖紙的要求。

配水環(huán)管采用焊接結(jié)構(gòu)，法蘭由材料WDB620和Q345C焊接而成，管子材料為WDB620高強(qiáng)鋼，焊條選用CHE607RH（J607RH）。為確保進(jìn)水管正常工作，配水環(huán)管在廠內(nèi)經(jīng)過(guò)超聲波探傷檢查和16.9MPa的強(qiáng)度試驗(yàn)。在配水環(huán)管中，廠家提供了三段活節(jié)管（配焊余量）。在叉管安裝定位后，配焊三段活節(jié)，然后作現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。

在配水環(huán)管外設(shè)有許多可調(diào)的開(kāi)式螺旋扣，便于配水環(huán)管的位置調(diào)整。同時(shí)埋在混凝土內(nèi)也起基礎(chǔ)螺釘?shù)淖饔?。在環(huán)管出水端分別設(shè)有四個(gè)調(diào)整墊，若安裝時(shí)有微量誤差時(shí)，通過(guò)偏車調(diào)整墊來(lái)校正水平與垂直中心，以滿足圖紙要求。

二、配水環(huán)管的安裝

配水環(huán)管安裝步驟如下：

（1）先按照?qǐng)D紙要求，定位每個(gè)配水環(huán)管腳標(biāo)中心坐標(biāo)，然后澆筑環(huán)管支墩。再分別將機(jī)坑里襯按圖紙?jiān)陔娬粳F(xiàn)場(chǎng)配割叉管管道孔（共4處），把機(jī)坑里襯和叉管組合成整體。為防止變形，內(nèi)腔通過(guò)支撐固牢。

（2）安裝叉管時(shí)，應(yīng)以四個(gè)出水端法蘭位為基準(zhǔn)，把配水環(huán)管測(cè)量工具和環(huán)管法蘭聯(lián)接，然后通過(guò)調(diào)整配水環(huán)管測(cè)量工具，分別校正各叉管法蘭位置，用以檢查法蘭面到機(jī)組中心的距離及法蘭面的高程，以保證機(jī)組水輪機(jī)進(jìn)口球閥中心和壓力管道中心在同一軸線上。通過(guò)楔子塊調(diào)整叉管高程，待配水環(huán)管進(jìn)口中心線與機(jī)組坐標(biāo)線的距離偏差、及相對(duì)于機(jī)組坐標(biāo)線的水平距離、垂直度，使其偏差符合設(shè)計(jì)要求后，地腳螺栓將配水環(huán)管腳板固定，通過(guò)拉鉤調(diào)節(jié)拉緊叉管，然后將割開(kāi)后剩下的里襯板分別對(duì)焊接到固定的里襯板的上方，最后用地網(wǎng)鋼筋或槽鋼分別將各個(gè)叉管固牢。配水環(huán)管安裝時(shí)，叉管法蘭中心線除滿足圖紙尺寸外，與轉(zhuǎn)輪分水刃平面的偏差小于±1，在環(huán)管出水端分別設(shè)有調(diào)整墊，若安裝時(shí)有微量誤差時(shí)，通過(guò)偏車噴嘴裝配中的調(diào)整墊來(lái)校正水平與垂直中心，以滿足圖紙要求。

（3）將叉管法蘭與機(jī)坑里襯板焊成一體，4個(gè)出水端法蘭裝上泵水悶頭。在悶頭法蘭面上加支撐梁，把4個(gè)法蘭連成整體。保證4個(gè)悶頭處法蘭的變形量小于設(shè)計(jì)圖紙要求。

（4）機(jī)坑里襯上方外側(cè)與地網(wǎng)鋼筋焊成一體，固牢。

（5）現(xiàn)場(chǎng)配割湊合節(jié)配焊，三段活節(jié)管（共6條焊縫），叉管、彎管與活節(jié)管焊接處允許有偏差，偏差量由活節(jié)管的工藝余量來(lái)補(bǔ)償。所有管節(jié)安裝以后應(yīng)進(jìn)行加固，以保證配水環(huán)管在后續(xù)焊接時(shí)不產(chǎn)生變形和位移。加固材料與環(huán)管的焊接須采用與配水環(huán)管焊接用焊條。

（6）按圖紙要求作焊縫檢查，在強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，在各監(jiān)測(cè)處裝上百分表。按試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果表上的壓力逐漸加壓并記錄監(jiān)測(cè)結(jié)果，在四個(gè)與噴嘴相連的法蘭處變形量應(yīng)滿足圖紙要求，圓周環(huán)管變形量按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。若某處變形加大，應(yīng)停止試驗(yàn)，并在此處加固，然后繼續(xù)試驗(yàn)直到滿足要求。

（7）強(qiáng)度試驗(yàn)合格后，最后保壓澆注混凝土。

三、配水環(huán)管的焊接

該電站配水環(huán)管主要分為大、中、小叉管、彎管及直管七個(gè)部分組成，廠內(nèi)分開(kāi)制作，各組成部分焊縫均進(jìn)行超聲波探傷及水壓試驗(yàn)，在工地安裝時(shí)焊接為整體，工地焊接質(zhì)量要求和廠內(nèi)相同：焊縫（環(huán)焊縫）應(yīng)達(dá)到JB/T4730.3-2005Ⅱ級(jí)要求，試水壓16.9MPa，持續(xù)30Min不得有滲漏。

（1）在組裝現(xiàn)場(chǎng)放X-Y坐標(biāo)線，水平高程線，大、中、小叉管及彎管位置找正固定后，配裝配水環(huán)管?，F(xiàn)場(chǎng)焊縫按設(shè)計(jì)圖紙制作焊接坡口，坡口均應(yīng)打磨光潔（打磨區(qū)域須延伸至坡口兩側(cè)25mm），要求裝配坡口間隙在0～3mm，在焊接長(zhǎng)度20%范圍內(nèi)，允許有3～5mm局部間隙，如大于上述范圍，則應(yīng)先堆焊超差區(qū)域并打磨后再進(jìn)行施焊，焊接內(nèi)壁錯(cuò)口應(yīng)小于10%t，但最大錯(cuò)牙不超過(guò)3mm。

（2）環(huán)境溫度≤0℃，焊前應(yīng)局部預(yù)熱80～120℃，并控制變形，焊接過(guò)程中應(yīng)用小范圍、窄焊縫、對(duì)稱施焊、短弧操作，周向可采用分段退焊法焊接，焊縫各相鄰層焊道接頭均應(yīng)錯(cuò)開(kāi)；

（3）每道焊縫焊后應(yīng)立即用風(fēng)鏟錘擊焊縫金屬，以降低焊接應(yīng)力，打底焊及蓋面層焊縫不允許錘擊。焊下一道之前，必須清除干凈上一焊道表面的雜質(zhì)，直至露出金屬光澤。

（4）焊接坡口要求打磨光滑，焊縫均應(yīng)氣刨清根，若清根操作不便，亦可采用單面焊雙面成型，保證根部質(zhì)量達(dá)到超聲波探傷要求。

（5）氣刨清根表面不允許有頂炭、夾渣，應(yīng)打磨氣刨面光滑，合格后方能施焊。

（6）打磨焊縫外表面光滑，內(nèi)表面與母材平，按JB/T4730.3-2005Ⅱ級(jí)要求作超聲波探傷檢驗(yàn)，并作好探傷記錄。

（7）在焊接過(guò)程中，應(yīng)監(jiān)測(cè)各叉管、彎管變形情況，各噴嘴聯(lián)接法蘭變形超差應(yīng)在調(diào)整墊允許范圍內(nèi)。

（8）檢測(cè)各法蘭相對(duì)尺寸，并作好記錄。

（9）焊縫消除應(yīng)力可采用風(fēng)鏟（小錘）敲擊法，亦可采用紅外線電加熱局部退火。

（10）全面檢測(cè)各部尺寸及焊縫外觀質(zhì)量，作好記錄，按圖紙要求作水壓試驗(yàn)。

四、結(jié)果

南極洛河水電站配水環(huán)管安裝完后，經(jīng)過(guò)檢查，安裝精度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，配水環(huán)管壓力試驗(yàn)合格，變形監(jiān)測(cè)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，兩臺(tái)機(jī)組先后于2015年12月底全部并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組運(yùn)行的瓦溫、振動(dòng)、噪音均滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，得到業(yè)主方的認(rèn)可及好評(píng)，同時(shí)也為今后國(guó)內(nèi)高水頭大容量高轉(zhuǎn)速?zèng)_擊式水輪機(jī)機(jī)組設(shè)計(jì)和安裝提供了借鑒。

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