淺談燈泡貫流式水輪機(jī)尾水管安裝的新方法

陳 光

（廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州511340）

0 引言

越南某水電站位于越南境內(nèi)，電站距首都河內(nèi)約200 km。水庫正常蓄水位36.5 m，最大庫容542億m3，有效庫容9.5億m3，電站裝機(jī)為3臺(tái)32 MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組是目前越南境內(nèi)單機(jī)容量最大的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。

電站每臺(tái)機(jī)組尾水管分3段，每段分4瓣，其中前段重8.350 t，中段重8.849 t，后段重9.540 t。常規(guī)的安裝方法是將每段組圓調(diào)整后整段吊入機(jī)坑進(jìn)行安裝，但現(xiàn)場(chǎng)土建單位的QTZ250塔式起重機(jī)起重量較小，無法滿足尾水管分段吊裝要求；且受現(xiàn)場(chǎng)地形條件限制，大型移動(dòng)式起重設(shè)備無法進(jìn)場(chǎng)施工，需采用特殊的安裝工藝才能滿足安裝要求。

1 尾水管安裝新方法的研究

受現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，大型移動(dòng)式起重設(shè)備無法進(jìn)場(chǎng)施工，尾水管安裝只能借助土建單位塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，雖然尾水管整段重量超出起重范圍，但每個(gè)分瓣件最重僅有2.5 t左右，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，決定利用塔式起重機(jī)將尾水管分瓣件單塊吊入機(jī)坑，在機(jī)坑內(nèi)直接進(jìn)行拼接組圓和安裝。

（1）在安裝前，先對(duì)3臺(tái)機(jī)組的中心軸線及上游管口測(cè)量基準(zhǔn)面中心線進(jìn)行放樣及復(fù)測(cè)，基準(zhǔn)點(diǎn)的準(zhǔn)確與否是影響整個(gè)電站機(jī)電安裝質(zhì)量的重要因素，必須確保準(zhǔn)確無誤。

圖1 尾水管安裝示意圖

（2）將尾水管分瓣件轉(zhuǎn)運(yùn)至塔吊起吊范圍內(nèi)，并按安裝順序擺放在平整地面上。將尾水管外表面錨鉤按設(shè)計(jì)數(shù)量及尺寸要求進(jìn)行焊接，并根據(jù)分瓣件的安裝方向和位置，在內(nèi)外表面吊點(diǎn)位置處提前焊接好吊耳。

（3）將前段的下部1/4分瓣件吊入機(jī)坑安裝位置，并對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)加固。

（4）將剩下的3塊分瓣件依次吊至機(jī)坑安裝位置分別與已裝部分進(jìn)行拼接組圓，使組合縫過度平滑、無錯(cuò)牙，利用手拉葫蘆、螺旋千斤頂?shù)瘸醪秸{(diào)整前段的中心及與轉(zhuǎn)輪中心線距離后，用型鋼作臨時(shí)支撐加固，防止側(cè)傾。

圖2 尾水管拼裝順序圖

（5）將剩下的8塊分瓣件按順序逐一吊入機(jī)坑與已完成部分進(jìn)行拼裝，吊裝過程中注意分瓣件的順序及部位，按廠家預(yù)拼裝時(shí)打下的鋼字碼并結(jié)合實(shí)物形狀進(jìn)行辨別，避免返工。

（6）尾水管所有分瓣件全部拼裝完成后，檢查其圓度和對(duì)接縫偏差是否符合要求，調(diào)整合格后對(duì)組合縫進(jìn)行施焊，焊接時(shí)采用對(duì)稱分段焊接，盡量減少焊接變形。

（7）進(jìn)行尾水管整體調(diào)整，用經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀測(cè)量尾水管上游側(cè)管口的中心、高程及里程，輔以螺旋千斤頂、手拉葫蘆等工具進(jìn)行調(diào)整，使之符合廠家標(biāo)準(zhǔn)及《GB/T8564-2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》的要求。

（8）對(duì)尾水管進(jìn)行整體加固，內(nèi)部使用鋼管和鐵板制作足夠的“米”字型支撐進(jìn)行加固，外部用廠供圓鋼和拉緊器將尾水管與兩側(cè)邊墻上預(yù)埋的錨鉤進(jìn)行焊接加固，并將底座與基礎(chǔ)鐵板焊接牢固，防止尾水管在澆筑時(shí)發(fā)生變形或位置偏移。

（9）將組合縫處筋板等部件焊接完成，所有拉緊器的螺牙全部點(diǎn)焊固定，復(fù)測(cè)尾水管相關(guān)數(shù)據(jù)，確保符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，并通知相關(guān)單位驗(yàn)收。

（10）將工作面移交給土建單位澆筑混凝土，澆注混凝土?xí)r應(yīng)按要求采用分層、對(duì)稱澆注方式，每層澆注高度必須符合廠家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土澆注上升速度控制在30 cm/h。在混凝土澆筑過程中對(duì)尾水管數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如有異常情況則停止作業(yè)，待重新調(diào)整后繼續(xù)澆注混凝土。

2 安裝過程中遇到的問題及解決辦法

2.1 尾水管變形情況嚴(yán)重

因項(xiàng)目地處國外，而主機(jī)設(shè)備由國內(nèi)廠家生產(chǎn)制造，設(shè)備材料運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)需要報(bào)關(guān)、換車等復(fù)雜流程，為了減少占地空間，節(jié)約運(yùn)輸成本，設(shè)備出廠前廠家未設(shè)置內(nèi)部加固材料，將分瓣件疊加運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。設(shè)備在關(guān)口換車轉(zhuǎn)運(yùn)，到場(chǎng)后又進(jìn)行了一次轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致分瓣件變形情況極其嚴(yán)重，分瓣件的弦長遠(yuǎn)大于或小于1/4圓弧的弦長，第4瓣進(jìn)行組圓拼裝時(shí)出現(xiàn)組合縫較大或較小情況，無法一次完成對(duì)接，拼裝過程相當(dāng)困難。

經(jīng)過項(xiàng)目技術(shù)人員與現(xiàn)場(chǎng)帶班班長的討論研究，結(jié)合現(xiàn)有施工工具和現(xiàn)場(chǎng)施工條件，決定利用手拉葫蘆、螺旋千斤頂、自制拉緊器等工具進(jìn)行輔助施工。先將第4瓣的下側(cè)組合縫與已拼裝部分進(jìn)行拼接并點(diǎn)焊牢固，然后利用兩側(cè)邊墻上的鋼筋作為受力點(diǎn)，用手拉葫蘆將待拼接的組合縫兩側(cè)分瓣件拉開，并在一側(cè)邊緣焊接鋼筋、鐵塊，設(shè)置限位裝置，使兩瓣能夠較好的一次對(duì)接，并利用斜楔和碼鐵調(diào)整組合縫，使其過度平滑無錯(cuò)牙。

圖3 利用手拉葫蘆輔助尾水管拼裝圖

2.2 分瓣縫對(duì)接完成后，環(huán)縫無法較好拼接

在施工過程中，拼裝中段第2瓣時(shí)，與中段第1瓣分瓣縫拼接點(diǎn)焊完成后，發(fā)現(xiàn)前段與中段環(huán)縫處出現(xiàn)重疊，無法完成拼接。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析，可能是因?yàn)闉榱丝s短塔吊占用時(shí)間，未對(duì)尾水管前段進(jìn)行調(diào)圓處理，且內(nèi)部未設(shè)置支撐材料，尾水管上半部在自身重力作用下下墜，造成管口變形，即管口圓度偏差較大，無法與中段進(jìn)行較好的對(duì)接。

為了驗(yàn)證猜測(cè)是否正確，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)前段下游側(cè)管口圓度進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)管口直徑與設(shè)計(jì)偏差達(dá)20 cm之多。針對(duì)這一情況，現(xiàn)場(chǎng)利用內(nèi)部加固用的鐵板和鋼管等材料制作出“米”字型加固支撐，并將支撐焊接安裝在下游管口側(cè)，支撐與尾水管焊接處通過拉緊器的收縮調(diào)整管口圓度，將直徑偏差控制在1 cm之內(nèi)。調(diào)整完成后再進(jìn)行中段的對(duì)接拼裝，發(fā)現(xiàn)對(duì)接比較順利，問題解決。

按常規(guī)施工工序，內(nèi)部加固支撐應(yīng)在尾水管拼裝完成后再進(jìn)行加固安裝，但在現(xiàn)場(chǎng)無法正常拼裝對(duì)接情況下，先進(jìn)行內(nèi)部支撐安裝并輔以拉緊器進(jìn)行調(diào)圓，不但解決了拼裝問題，而且將后續(xù)加固工作提前完成，不影響施工工期，一舉兩得。

3 結(jié)語

按照尾水管常規(guī)安裝方法，需對(duì)尾水管分瓣件分段拼裝后整體吊裝，如遇大型移動(dòng)式起重設(shè)備無法進(jìn)場(chǎng)吊裝施工時(shí)，則需等廠房橋式起重機(jī)安裝完成后再進(jìn)行尾水管安裝，采用本文的新方法進(jìn)行施工，可將尾水管安裝工期大大提前，間接地節(jié)約了施工成本。

常規(guī)安裝方法是整臺(tái)尾水管拼裝完成后整體進(jìn)行調(diào)整，體積和重量都較大，調(diào)節(jié)難度高，質(zhì)量控制難度大；運(yùn)用新方法拼裝時(shí)，可邊拼裝邊調(diào)整，發(fā)現(xiàn)誤差時(shí)可及時(shí)采取措施進(jìn)行糾正，在一定程度上提高了安裝質(zhì)量。

總之，本文所述新方法不僅具有較高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且對(duì)同類型尾水管的安裝施工具有參考價(jià)值。

圖4 用加固支撐調(diào)整圓度并完成拼裝圖