淺談JC水電站大型軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組蝸殼襯板安裝方法

摘要：根據(jù)JC水電站蝸殼現(xiàn)場安裝中的關(guān)鍵工藝和控制重點，整理、總結(jié)出軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組蝸殼襯板安裝調(diào)整質(zhì)量控制要求和安裝經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：大型軸流轉(zhuǎn)槳式；蝸殼；襯板；拼裝；焊接；JC水電站

1.工程概況

JC水電站位于高海拔地區(qū)，共裝設(shè)3臺軸流轉(zhuǎn)漿式機組，總裝機容量360MW。由于JC水電站采用河床式地面發(fā)電廠房，蝸殼襯板安裝具有以下的特點：①蝸殼襯板只能采用大壩纜機進行分塊吊裝，吊裝和協(xié)調(diào)難度大。②蝸殼襯板安裝全部為露天施工，因外形尺寸大，防風(fēng)防雨難度大。③蝸殼焊縫探傷采用MT檢測。④蝸殼襯板安裝與土建混凝土澆筑交叉進行，對工程進度影響大。⑤蝸殼外側(cè)襯板與邊墻距離較遠，加固難度大。

本電站蝸殼為不對稱T形斷面蝸殼，包角215°，蝸殼進口采用單中墩，蝸殼進口平面最大凈寬度為19.895m（含一個寬度均為3.5m的中墩）。所有中墩的尾部均有金屬護板，高度方向全襯，Q235C鋼板里襯厚度為于18mm，單臺機組蝸殼鋼襯總重量約210.2t。

2.蝸殼襯板安裝

蝸殼襯板分為底襯板、外側(cè)襯板、頂襯板，安裝時與土建二期混凝土澆筑交叉進行。部分高程鋼筋網(wǎng)綁扎完成后，利用25t纜機將該高程段襯板吊入機坑進行調(diào)整加固，焊接完成后進行襯板位置、高程復(fù)測，加固情況檢查，合格后進行該高程混凝土澆筑，按照此方式進行逐層安裝。

2.1襯板安裝順序：根據(jù)土建施工進度先進行底襯安裝，再進行側(cè)襯安裝，待轉(zhuǎn)輪室、座環(huán)安裝完成后進行底襯圓弧段安裝，蝸殼內(nèi)承重腳手架搭設(shè)完成后進行頂襯安裝。

2.2底襯安裝：底襯安裝從下到上：水平段-曲面段-圓錐段-圓弧段。底襯板安裝在土建鋼筋網(wǎng)綁扎完成后進行，現(xiàn)場在適當位置測放出4個軸線點與2個高程點，檢查鋼筋網(wǎng)上平面與豎立筋高程，不得高于襯板底部錨桿。安裝前對已標記的軸線點進行復(fù)測，無誤后按照設(shè)計圖紙進行底部支撐槽鋼安裝。再進行底襯板水平段定位節(jié)安裝，水平段以圖1所示的+X方向13#為定位節(jié)，調(diào)整13#板的高程、方位、水平度等符合設(shè)計規(guī)范要求后進行加固，再依次進行水平段其他襯板的安裝。在襯板底部設(shè)置臨時千斤頂進行高程與水平調(diào)整，利用手拉葫蘆牽引進行襯板方位調(diào)整，調(diào)整到對口間隙0-3mm，錯牙不大于2mm，相鄰襯板間點焊牢固，第3塊安裝完成后進行前兩塊之間焊縫焊接，底襯安裝同時可進行蝸形曲面段襯板的安裝工作。進口處中墩護頭與底襯2#、3#、8#相互影響，需現(xiàn)場進行襯板配割，配割時先用扁鋼延護頭端部進行彎曲成型，再將2#、3#、8#襯板連接，根據(jù)測量數(shù)據(jù)將扁鋼準確放置于襯板上劃線切割。

蝸形曲面段共21塊板節(jié)，測放出蝸形曲面段第一板節(jié)上下兩斷面方位、高程基準點，吊裝第一板節(jié)，調(diào)整板節(jié)高程、外圓端點里程偏差符合設(shè)計要求，將上游斷面與水平段13#塊點焊固定，吊裝第二塊曲面板節(jié)，調(diào)整板節(jié)高程、外圓端點里程偏差符合設(shè)計要求，與第二塊曲面板節(jié)點焊，按順時針方向依次安裝剩余板節(jié)，其中湊合節(jié)段最后進行吊裝配割調(diào)整。

進口曲面段、內(nèi)側(cè)圓錐段襯板與外側(cè)襯板可同時安裝。

內(nèi)側(cè)圓錐段：下襯板內(nèi)側(cè)圓錐段由21塊不同板節(jié)拼裝而成，如圖1所示+X、-Y間與-X、-Y間45°方向板節(jié)為湊合節(jié)，進水側(cè)預(yù)留100mm余量，工地安裝時配割。先測放出定位節(jié)方位（+X偏移+Y夾角52.5°方向）與基準高程點，方位采用懸掛鋼琴線方式控制，高程點布置2個，在安裝過程中互相校核。首先吊裝定位節(jié)（圖1所示），調(diào)整方位滿足圖紙設(shè)計要求，根據(jù)板節(jié)尺寸與機組徑向角度偏差（75°），算出定位節(jié)上端部高程，采用手拉葫蘆、千斤頂調(diào)整其頂部高程滿足要求，調(diào)整完成后將板節(jié)與底部預(yù)埋槽鋼加固牢靠，并與鋼筋網(wǎng)焊接。按順時針方向吊裝相鄰板節(jié)，調(diào)整襯板頂部高程滿足要求，同時檢查相鄰板節(jié)搭接處方位是否滿足要求（方位與+X方向偏移30°角）；同理，測放出其余板節(jié)方位高程后進行安裝（最后進行湊合節(jié)段的下料、吊裝、調(diào)整），調(diào)整方位滿足圖紙要求，整圈高程偏差滿足圖紙及設(shè)計要求，上端過流面中心偏差滿足圖紙設(shè)計要求。

進口曲面段安裝：下襯板進口曲面段由36塊不同板節(jié)拼裝而成。根據(jù)圓錐段定位節(jié)（圖1所示3-1）邊線方位，吊裝定位進口曲面段第1節(jié)（即編號4-1板節(jié)），方位調(diào)整完成后吊裝第2板節(jié)，調(diào)整2#與1#板節(jié)過流面錯牙滿足圖紙設(shè)計要求，點焊之間焊縫，縱縫先不進行焊接，待3#板節(jié)吊裝完成后調(diào)整2#與3#板節(jié)錯牙，同時，調(diào)整3#板節(jié)高程、中心滿足圖紙設(shè)計要求，調(diào)整完成后對上端面進行固定，焊接1#-3#管節(jié)環(huán)縫與縱縫，焊接完成后復(fù)測3#板節(jié)高程、方位及中心尺寸。依次吊裝剩余板節(jié)，調(diào)整24#-36#板節(jié)中心、方位及高程并可靠加固。

圓弧段安裝：座環(huán)安裝調(diào)整完成后進行圓弧段襯板安裝。圓弧段由24塊板節(jié)拼裝而成，其中蝸殼大小頭銜接處兩塊現(xiàn)場配割。設(shè)備到貨后檢查每塊圓弧段弦距是否滿足要求（設(shè)計弦距509mm）。安裝前檢查進口曲面段與圓錐段上段口高程是否滿足要求，同時復(fù)查座環(huán)過流面水平度，滿足要求后按照設(shè)計圖紙測放出與+X方向夾角1°位置，吊裝定位節(jié)第1節(jié)（如圖1偏移+X夾角1°），調(diào)整高程、方位滿足圖紙及規(guī)范要求，根據(jù)現(xiàn)場安裝實際情況順序吊裝剩余板節(jié)，現(xiàn)場可根據(jù)實際安裝情況順時針或逆時針進行圓弧段安裝焊接。

2.3外側(cè)襯板安裝：外側(cè)襯板安裝根據(jù)土建混凝土澆筑高度分層安裝。側(cè)襯板總高11060mm，分5層安裝。襯板最大2.2m一層，現(xiàn)場混凝土澆筑2.0m一層。安裝順序從上游側(cè)開始往下游側(cè)，先測放出第一層上游側(cè)首節(jié)的方位高程后進行吊裝調(diào)整作為定位節(jié)，依次安裝其余板節(jié)，調(diào)整完成后將板節(jié)與側(cè)面鋼筋網(wǎng)連接加固，第一層安裝焊接完成后進行底板第一層混凝土澆筑，收倉時在外側(cè)安裝適量插筋用于第二層側(cè)襯板加固。隨混凝土澆筑情況逐層安裝蝸殼外側(cè)襯板。

2.4上襯板安裝：待座環(huán)安裝完成驗收合格，蝸殼內(nèi)承重腳手架搭設(shè)完成、腳手架頂托高程與水平度調(diào)整合格后，進行蝸殼上襯板（即頂襯）安裝。上襯板分水平段、外圍曲面段、中間圓錐段及內(nèi)圈圓弧段，其中水平段由21塊14種不同型號鋼板拼接而成，外圍曲面段由20塊不同型號鋼板拼接而成，中間圓錐段由24塊17種不同型號鋼板拼接而成，-Y偏-X 45°方向（圖3陰影部分）為湊合節(jié)；內(nèi)圈圓弧段由25塊3種不同型號鋼板拼接而成，湊合節(jié)在進水側(cè)一邊均預(yù)留100mm余量，安裝時現(xiàn)場配割；蝸殼大小頭銜接處現(xiàn)場安裝時配割。

頂襯板安裝順序、方法與底襯相同：水平段-曲面段-圓弧段-圓錐段。

水平段安裝：由測量人員測放出水平段1#板節(jié)（圖3中1-1）基準點，吊裝1#板節(jié)，利用支撐腳手架頂托調(diào)整高程、手拉葫蘆調(diào)整方位，符合圖紙及設(shè)計要求后與側(cè)襯板點焊，之后依次吊裝剩余板節(jié)，蝸殼中墩護頭前端穿過2#、3#、8#號板節(jié)，故2#、3#、8#板節(jié)最后吊裝，現(xiàn)場配割調(diào)整。

曲面段安裝：測放出曲面段第一板節(jié)2-1方位、高程基準點，吊裝2-1板節(jié)，調(diào)整板節(jié)高程、外圓端點里程偏差符合設(shè)計要求，將上游進水側(cè)斷面與相鄰水平段（1-19#、1-20#、1-21#板節(jié)）點焊固定，按照順時針順序依次安裝剩余板節(jié)，調(diào)整板節(jié)高程、外圓端點里程偏差符合設(shè)計要求，2-2調(diào)整完成后點焊2-2上游斷面，同時進行2-1上游斷面焊縫焊接工作，減少焊縫累計收縮偏差，依次吊裝調(diào)整、焊接剩余板節(jié)，其中，湊合節(jié)段最后吊裝配割調(diào)整。

頂襯圓錐段安裝完成后進行圓弧段安裝，安裝方法與底襯圓錐段、圓弧段相同。

JC水電站蝸殼襯板安裝焊接與二期混凝土澆筑穿插進行，襯板安裝完成后務(wù)必加固牢靠，防止?jié)仓冃?，澆筑過程中密切監(jiān)測蝸殼襯板形變程度，及時反饋，以調(diào)整澆筑位置與速度。

3.安裝注意事項

此類型蝸殼設(shè)計適用于低水頭電站，安裝注意事項如下：

（1）尺寸控制

根據(jù)設(shè)計圖紙定位安裝基準點，采用高精度全站儀進行測量放點工作，安裝過程中宜多增加加固支撐，防止?jié)仓冃危?/p>

（2）安裝順序

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，蝸殼鋼襯安裝順序成為一個主要控制項目，JC電站采用分層安裝，分層澆筑方式，能更好的提供澆筑監(jiān)測變形基準點，同時方便隨時進行變形調(diào)整，能更好的對安裝質(zhì)量進行把控。

（3）焊接變形控制

JC水電站位于高海拔地區(qū)，早晚溫差大，蝸殼鋼襯厚度為18mm，熱應(yīng)力集中及環(huán)境溫度變化易產(chǎn)生形變，宜采用對稱分段退步焊接，采取過程變形監(jiān)測，同時對焊接環(huán)境采取防風(fēng)防雨措施，確保焊接質(zhì)量。

4.結(jié)語

JC水電站到目前為止，已完成安裝的水輪機蝸殼襯板質(zhì)量全部達到優(yōu)良標準，混凝土澆筑過程中蝸殼襯板位移形變未超標。在1號機蝸殼安裝前，制定了切實可行的安裝焊接工藝，減少了與廠房土建施工的相互干擾，確保了機坑混凝土澆筑至發(fā)電機層的節(jié)點目標。

參考文獻

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[3]電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.水輪發(fā)電機安裝第2版.中國電力出版社，2013.

作者簡介：張森（1990-），男，云南曲靖人，助理工程師，學(xué)士，從事水電工程機電設(shè)備安裝技術(shù)與管理工作.

（作者單位：中國葛洲壩集團機電建設(shè)有限公司）