高水頭電站大型油缸檢修吊裝工藝研究

劉文忠，包唐偉，石教銳，龍文婷

（1.中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司溪洛渡水力發(fā)電廠，云南 永善657300； 2.中國(guó)鐵塔股份有限公司成都分公司，四川 成都610000）

1 引言

溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣相接壤的溪洛渡峽谷段，是一座以發(fā)電為主，兼有攔沙、防洪和改善下游河道航運(yùn)條件等綜合利用效益的巨型水電站。主要的擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，采取“分散泄洪、分區(qū)消能”的布置原則，拱壩壩身布置有8 個(gè)泄洪深孔和7 個(gè)溢流表孔。

大壩壩身中部設(shè)置8 個(gè)深孔，出口工作閘門(mén)為潛孔弧形閘門(mén)，設(shè)計(jì)水頭最高100.5 m，采用4 000 kN/1 000 kN 搖擺式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作，其中1號(hào)與8 號(hào)、2 號(hào)與7 號(hào)、3 號(hào)與6 號(hào)、4 號(hào)與5 號(hào)布置形式、特征及高程相同，搖擺式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)平臺(tái)高程分別布置于526.5 m、525.0 m、524.0 m、523.0 m[1]。

深孔液壓?jiǎn)㈤]機(jī)作為溪洛渡泄洪設(shè)施重要組成部分，對(duì)于溪洛渡電站發(fā)電、防洪、攔沙具有重要意義。液壓?jiǎn)㈤]機(jī)檢修維護(hù)關(guān)系泄洪設(shè)施長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，其中重大難點(diǎn)為液壓油缸的吊裝工作，溪洛渡電站深孔液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸總長(zhǎng)14.50 m、重29.7 t，受溪洛渡電站深孔設(shè)備布置空間限制，深孔油缸不具備現(xiàn)場(chǎng)拆解檢修條件，因此，油缸的檢修必須從現(xiàn)有工位吊裝至壩頂610 m 高程進(jìn)行檢修或者返廠檢修。液壓油缸的吊裝在設(shè)備安裝期是利用纜機(jī)配合表孔牛腿的天錨系統(tǒng)吊裝完成，安裝期結(jié)束后纜機(jī)已拆除且液壓?jiǎn)㈤]機(jī)房已澆筑房頂，無(wú)法按照設(shè)備安裝期吊裝方案進(jìn)行吊裝檢修[2]。

研究出如何在溪洛渡電站深孔544.50 m 高程只布置一臺(tái)500 kN 橋式起重機(jī)用作油缸檢修的條件下，安全、高效、節(jié)約性的完成深孔大型油缸高達(dá)80 m 高度以上的吊裝新工藝對(duì)于同類型高水頭電站吊裝大型油缸具有很好的借鑒作用和較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 技術(shù)特點(diǎn)

為方便深孔油缸拆裝，檢修人員設(shè)計(jì)并研制了1 套陣列式快裝檢修平臺(tái)[3]，陣列式快裝檢修平臺(tái)可在待檢修的油缸周圍進(jìn)行快速搭設(shè)，該檢修平臺(tái)避免了傳統(tǒng)的高處作業(yè)搭設(shè)鋼管腳手架的工作方式，相比傳統(tǒng)方式，在檢修油缸周圍搭設(shè)陣列式快裝平臺(tái)所需人力較少，搭設(shè)時(shí)間短。

通過(guò)布置于544.50 m 高程的500 kN 橋式起重機(jī)將檢修油缸吊出安裝工位，利用專用檢修工裝將其吊裝至指定位置進(jìn)行油缸翻身。

利用布置于壩頂610 m 高程的300 t 汽車吊配合橋式起重機(jī)將檢修油缸臺(tái)吊出深孔啟閉機(jī)房，待臺(tái)吊出深孔機(jī)房隔墻后，利用壩頂汽車吊將油缸平吊至壩頂。

3 新吊裝工藝研究、確認(rèn)

3.1 陣列式快裝檢修平臺(tái)搭設(shè)

首先在檢修油缸周圍合適位置布置檢修平臺(tái)底座，主要用于微調(diào)檢修平臺(tái)不同立柱的高度，補(bǔ)償因地面不平造成平臺(tái)傾斜，同時(shí)也是為了增大平臺(tái)與地面的接觸面積；然后搭設(shè)由立柱、水平橫桿、豎直立桿組裝而成的單元層，立柱與水平橫桿和豎直立桿采用了橫向和縱向的“回”字形約束受力連接方式，保證了單元層的整體穩(wěn)定性，油缸上頂部距離地面8 m，每個(gè)單元層設(shè)計(jì)為2.5 m，因此需要搭設(shè)3 個(gè)單元層，單元層自下而上進(jìn)行搭設(shè)，每個(gè)單元層搭設(shè)完成后依次向上搭設(shè)爬梯、中間跳板、湊合跳板等附件，第3 層單元搭設(shè)完成后進(jìn)行周圍圍欄搭設(shè)，陣列式快裝檢修平臺(tái)在油缸周圍搭設(shè)完成后如圖1所示。

圖1 陣列式快裝檢修平臺(tái)

3.2 油缸連門(mén)軸、油缸管路及附件拆除

檢修平臺(tái)搭設(shè)完成后首先利用布置在深孔啟閉機(jī)房534.0 m 高程上、下游側(cè)3 個(gè)天錨以及胸墻位置的一個(gè)天錨配合5 t 手拉葫蘆將油缸固定?。▓D2所示）；其次將啟閉機(jī)系統(tǒng)壓力整定為5.0 MPa、無(wú)桿腔壓力整定為1.5 MPa；再次利用油缸的啟閉配合拆除油缸連門(mén)軸，最后緩慢松動(dòng)手拉葫蘆將油缸由傾斜位置置于豎直位置，油缸垂放后收起活塞桿拆除油缸與系統(tǒng)連接油管、油缸頂部開(kāi)度儀傳感器及一些附件。

3.3 油缸專用吊裝工裝安裝

油缸專用吊裝工裝是一種通用于大重量、長(zhǎng)行程液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油缸吊裝與翻身的專用工裝[4]。該工裝由吊梁、卸扣、環(huán)形鋼絲繩、抱箍組成。吊梁設(shè)計(jì)承載能力50 t，將500 kN 起重機(jī)的吊鉤直接掛到吊梁吊點(diǎn)上可有效減少起吊高度，確保長(zhǎng)行程油缸可順利從其基座吊出；卸扣選型承載能力為35 t，形式為“弓型”，用于吊梁與環(huán)形鋼絲繩之間的連接，可有效傳遞起吊時(shí)的重量，并在油缸翻身時(shí)可自由旋轉(zhuǎn)90°以上保證滿足自身受力要求；環(huán)形鋼絲繩選型為直徑φ60 mm，設(shè)計(jì)承載50 t；抱箍分兩瓣進(jìn)行制作，利用寬度為200 mm，厚為30 mm 的Q235B 采用熱彎成型，吊裝時(shí)采用4 顆φ30 mm（8.8 級(jí)）高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。吊裝時(shí)抱箍與缸體之間添加軟膠皮，可保護(hù)油缸缸壁，同時(shí)增加摩擦力，減少吊耳本身的受力。

圖2 油缸固定示意圖

圖3 專用吊裝工裝

抱箍吊裝及翻身過(guò)程受力分析：

（1）截面最大應(yīng)力

δ=Fn/A

35.8 MPa=250×1000/A

A=6983.24

其中Fn抱箍單邊最大拉力250 kN，δ為Q235B的許用強(qiáng)度（取6 倍安全系數(shù)）。

A＜200×60

（2）截面最大剪切力

Tmax=Fq/A

64.5 MPa=250×1000/A

A=3875.99

其中Fq抱箍單邊最大拉力250 kN，Tmax為Q235B的許用強(qiáng)度（取6 倍安全系數(shù)）。

A＜30×300

從以上計(jì)算可知，重量為29.7 t 的油缸不管是在豎直吊裝過(guò)程中還是從豎直狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)過(guò)程中，抱箍在切向或軸向均滿足受力要求。

3.4 油缸翻身

抱箍安裝完成后利用深孔橋機(jī)首先試吊油缸3次，檢查抱箍是否有下滑、變形，橋機(jī)制動(dòng)器是否安全可靠；無(wú)異常后，利用橋機(jī)將油缸垂直吊出油缸機(jī)架，然后移動(dòng)至指定位置并將吊頭放置到地面枕木上，此時(shí)需特別關(guān)注橋機(jī)荷重顯示，當(dāng)橋機(jī)荷重顯示25 t 左右，開(kāi)始一邊走橋機(jī)大車一邊降橋機(jī)主鉤，實(shí)現(xiàn)油缸從豎直狀態(tài)到水平狀態(tài)的翻身（圖4 所示）。

圖4 油缸翻身

3.5 油缸移位

油缸移位指利用兩根承載能力40 t、長(zhǎng)9 m 的吊帶分別以油缸兩端頭為吊點(diǎn)，用橋機(jī)從翻身位置平移到深孔527.5 m 安裝間，水平移位時(shí)注意兩根吊帶之間的夾角以大于45°小于60°為宜（圖5 所示）。

3.6 油缸臺(tái)吊

檢修橋機(jī)將油缸移位至行走極限位后，將油缸吊頭吊點(diǎn)固定于檢修橋機(jī)上，將油缸上端部吊點(diǎn)固定于壩頂610 m 高程300 t 汽車吊下放的主吊鉤上，同時(shí)將油缸本身的一個(gè)吊耳用5 t 手拉葫蘆固定到水平方向地錨上；2 臺(tái)設(shè)備協(xié)同作業(yè)臺(tái)吊油缸重心通過(guò)深孔漏天平臺(tái)，臺(tái)吊過(guò)程中需注意2 個(gè)設(shè)備之間的配合，尤其是汽車吊需要通過(guò)不停的揚(yáng)桿、趴桿、回轉(zhuǎn)擺臂才能實(shí)現(xiàn)油缸水平臺(tái)吊；最后拆卸檢修橋機(jī)吊點(diǎn)，利用汽車吊單獨(dú)吊裝油缸至油缸吊頭過(guò)漏天平臺(tái)（圖6 所示）。

圖5 油缸移位

圖6 油缸臺(tái)吊

3.7 油缸吊至壩頂

油缸吊至壩頂610 m 高程需利用兩根承載能力40 t、長(zhǎng)9 m 的吊帶分別以油缸兩端頭為吊點(diǎn)，用300 t 汽車吊將油缸從527.5 m 高程垂直吊至壩頂610 m 高程，垂直吊裝時(shí)注意兩根吊帶之間的夾角以大于45°小于60°為宜，同時(shí)需在油缸兩端加兩根牽引繩，防止油缸垂直吊裝過(guò)程中的擺動(dòng)（圖7 所示）。

圖7 油缸吊至壩頂

4 結(jié)語(yǔ)

該吊裝新工藝在溪洛渡深孔油缸檢修過(guò)程中，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論、優(yōu)化、設(shè)計(jì)、計(jì)算，形成了一套針對(duì)高水頭電站、大型油缸吊裝的完善工藝，該套工藝已成功運(yùn)用于溪洛渡1 號(hào)、2 號(hào)、4 號(hào)、8 號(hào)深孔油缸的返廠檢修過(guò)程中。

該吊裝新工藝可安全、高效、節(jié)約性的完成高水頭電站大型油缸吊裝，實(shí)用性強(qiáng)，推廣價(jià)值高。