大容量灯泡贯流式水轮发电机组管型座安装工法.docx

大容量灯泡贯流式水轮发电机组管型座安装工法闫明俊 1，李洋 2，赵国正 2（1.中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 710016；2.甘肃电投炳灵水电开发有限责任公司，甘肃 永靖 731600）关键词：灯泡贯流式；水轮发电机组；管型座；安装摘 要：大容量灯泡贯流式水轮发电机组管型座安装一直是一个难题。 介绍了炳灵水电站 5 号水轮发电机组管型 座安装的工法特点、施工工艺、吊装、运输方案、设备吊装、调整以及安全措施，可为同类工程提供参考及借鉴。installation technique of tube pedestal of large-capacity bulb tubular hydro-generating unityan mingjun1, li yang2, zhao guozheng2(1.sinohydro engineering bureau 3, xian shaanxi 710016；2.bingling hydropower development co., ltd., gansu electric power investment corporation, yongjing gansu 731600)key words: bulb tubular; hydro-generating unit; tube pedestal; installationabstract: the installation of tube pedestal of large -capacity bulb tubular hydro -generating unit is always a difficult problem. this paper describes the installation characteristics, construction techniques, hoisting, transportation scheme, equipment hoisting, adjustment, and safety measures of the tube pedestal of no.5 hydro-generating unit of the binglinghydropower station, which can be used for reference in similar projects.中图分类号：tm312文献标识码：b管型座是灯泡贯流式水轮发电机组的主要刚性支撑，承受了机组大部分质量和发电 机扭矩 及 正 、 反 水 推 力 等 ， 同 时 管型座又是整个机组的安装基准，水轮机导水机构（内、外配 水环）及发电机的定子都分别把合在管型座的上 、 下 游 法 兰 上，并以此作为基准进行 安装 ，所以对管型座的安装精度要 求很高。 管型座的垂直平面度、圆度及内、外壳的同心度和整 体的扭曲度控制是灯泡贯流式水轮发电机组管型座安装中最 难保证的，并且要求达到高级别的焊接质量的同时，必须保证 管型座法兰的组装质量， 因此只有严格控制管型座的组装工 艺流程及焊接变形量， 才能保证管型座的整体安装质量在规 范及技术要求的允许范围内，以满足机组安装质量要求。管型座主要由内壳、外壳及固定导叶、前锥体等构成。 在 常规的管型座安装中，为了保证 安 装 质 量 ， 一般都是待电站 土建主体工程完工后，主厂房起吊设备可以投运时才把管型 座在安装间整体组拼、焊接，检测合格后吊装就位。 本文介绍 的适合于大容量灯泡贯流式水轮发电机组管型座的安装工 法，可以在土建主体工程 没有完工 时 ， 主厂房起吊设备没有 投运前就进行管型座的安装施工，这样将为工程整体施工节 约很多的工期，缩短工程工期、 减 少 成 本 投 入 。 上 述 工 艺 方法，已成功应用在甘肃柴家峡水电站、黄河炳灵水电站、乌金峡水电站数十台大容量灯 泡贯流式水轮发电机组管型座的 安装施工。1工法特点本工法适用于在施工条件不具备的情况下，提前进行大 容量灯泡贯流式水轮发电机 组管型座安装施工的同类工程 安装施工，具有如下特点：（1）施工工艺完善、简便，可操作性强，能降低劳动强度。（2）技术措施完备，施工质量容易得到保证，能满足设计 要求。（3）工序衔接性强，施工速度快，工效高，能确保工期。（4）工法适用性强，适用范围广。收稿日期：2009-01-05作者简介：闫明俊（1969），男，河南虞城人，工程师，主要从事 水利水电工程建设及机电安装工作；李洋（1974 ），男，甘肃庆阳人， 助 理 工 程 师 ， 主要从事工程管理和 水电生产运行工作 ； 赵 国 正（1972 ），男，甘肃礼县人，助理工程师，主要从事工程管理和水电生 产运行工作.水 力 发 电2009 年 1 月黄河炳灵水电站许拆卸的部件不得随意分解。（7） 设 备 各 连 接 螺 孔 安 装 前 应 用 相 应 的 丝 锥 攻 丝 一 次 ， 各 部 位 的 螺钉、 螺母、 销钉均应 按 设 计 要 求 锁 定 或点焊 固定。（8） 设备部件安装前必须设置合适数量的具备牢固 、明 显和便于测量等条件的 机 组 安 装 轴 线 、 高 程 基 准 点 ， 其 误 差 不应大于1.0 mm。施工要求2焊接技术要求按照图纸要求对管型座设备部件进行焊接和探伤。 焊接2.1管型座拼圆组合缝封水焊时 ，要将组合面用碳弧气刨刨出 1015 mm 的焊缝坡口，由 4 名焊工同时进行对称退步焊，直至全部焊满。 同时按照下列规程执行： 焊接人员必须经培 训考试合格，取得焊接合格证书。 点焊焊条应与焊接焊条相 同， 焊接前应检查点焊质量， 如有开裂、 未焊透及气孔等缺 陷， 应彻底清除。 焊条焊接前按相应规定进行烘烤，焊工配备安全措施（1） 吊装前必须对起重机械设备的性能进行全面检查，并严格检查各钢丝绳、吊索、卡环、千斤顶等工具的安全性。（2）起吊 重 物 时 ， 下 方 严 禁 站 人 ， 严禁高空抛掷物品 ， 危 险面应设置安全网。（3） 全体工作人员应听从统一指挥 ， 吊装时必须由 专 业 人员指挥，并有专人监护，要 求 指 挥 哨 音 清 晰 ， 手 势 规 范 ， 吊 车、门机司机及卷扬机操作员要与指挥人员密切配合 ， 做 到 动作正确到位无误。（4）吊运管型座时注意平稳， 防止倾斜，以免滑落或脱落。吊装过程中，吊装人员发现问题应立即向施工负责人反映。（5）管型座安装时，脚手架要搭设牢靠，工作人员必须配 备安全带。（6）操作者必须熟悉电焊设备性能，不得过载使用，所有 焊机均应空载启动。（7）在设备焊接、加固操作工作中，要配置灭火器等消防 设备，以防火灾发生。（8） 管型座安装位置周围较近距离的孔洞应设置围栏，闲杂人员禁止进入施工场地。（9） 应准备好设备的安装测量工具 、 起 重 设 备 、 压 缩 空 气、水源和电源，安装场内应有足够的照明设备。（10）安装场内应清扫干净， 有防风 、 防 雨 等 措 施 ， 并 具 有足够数量的防火设备。3.2焊条保温筒，避免焊条受潮。焊接顺序按照厂家技术要求严格执行。 每层焊缝焊完后，应立即将焊渣等清除干净，方可进行下一层焊接，层间接头应错开 30 mm 以上，全部焊完后清 除焊渣，并进行外观检查，适当打磨修整。 焊接质量检验参 照厂家技术要求和相关国家标准执行 ， 进 行 无 损 探 伤 ， 并 出 具检验报告，发现不合格品时立即返工，直到合格，方可继续 进行下道工序实施。 所有工序完工合格后，按相关规范要求提供各种质量检验记录。在设备焊接、加固操作工作中，要配置灭火器等消防设备，以防万一。管型座安装检查项目及技术要求管型座安装检查项目及技术要求见表 1。2.2表 1管型座检查项目及技术要求允许偏差/mm检查项目检测工具合格优良中心及方位全站仪、水准仪、钢卷尺3.02.5法兰至转轮中心距离全站仪2.52.0法兰垂直度及平面度全站仪、钢板尺10.8法兰圆度钢卷尺、内径千分尺1.51.0内壳下游侧法兰与前锥全站仪、钢板尺0.20.2体下游侧法兰面的间距4管型座简易桥机布置管型座简易桥机跨距设计，可根据实际安装机组的机墩 跨度来确定，布置在管型座安装预留二期坑部位合适高程的 工字钢悬臂梁及上、下游部位一期浇筑的两侧机墩上 ， 在 此 高程上简易桥机可以吊装管型座设备在上、下游方向用卷扬 机或手拉链条葫芦牵引行走。简 易 桥 机 由 1 根主梁和两根端梁组成 ， 在 每 根 端 梁 两 端各装两个 400 mm 的轮子， 两轮间轴距 2 000 mm， 在主质量保证及安全措施3质量保证措施（1）组织施工人员熟悉相关厂家的设备技术文件和设计 图纸，掌握管型座的安装要领，加强方案研究及技术交底，使 施工人员掌握施工方法，熟悉施工要求。（2） 为保证设备每一条焊缝全部焊透 ， 在 每 条 焊 缝 的 反 面未焊前彻底清理金属本体， 然后封底焊接。 当焊接过程中 出现裂纹时，必须进行原因分析， 制定措施， 再进行补焊。（3） 电 焊 工 在 施焊时必须认真 、 细 致 ， 严格按照工艺措 施及焊接技术员的要求执行，完成施焊焊缝。 发现问题应立 即向有关技术人员反映，做到及时汇报和处理。（4） 严 格 执 行 “ 施 工 班 组 自 检 技 术 员 复 检 质 检 人 员 终检”的三级质量检验制度。（5） 管型座的安装调整要严格按照厂家技术要求和国 家标准规范进行，质量标准应达到优良。（6） 设备安装前应按要求对设备进行全面清洗和检查， 对设备组合面应用刀形样板平尺检查有无高点、 毛刺等，对 重要部件的主要尺寸及配合公差应进行校核，对制造厂不允3.1梁上设一个可沿主梁方向移动的吊点。桥机主梁及端梁均为箱式梁， 主梁长根椐实际跨度而定。 在施工现场使用土建单位门机或其他吊装工具进行简易桥机的吊装就位。简易桥机的牵引设备为 4 台手拉葫芦或者卷扬机 及 导 向滑车，在桥机两根端 梁 两 头 均 设 两 个 吊 耳 ， 一 侧 吊 耳 用 于 手拉葫芦牵引桥机前进时的受力点，另一侧吊耳用于行走过 程中后方牵制桥机和在起吊管型座时用手动葫芦从上游侧 拉住桥机，从而达到行走平衡和行走控制。作为起升设备的卷扬机，可布置在尾水闸门底坎上游 1.5 m处的尾水流道中心部位（见图 1）进行管型座设备的起升。water power vol35 no 184图 1 管形座吊装示意第 35 卷第 1 期闫明俊，等：大容量灯泡贯流式水轮发电机组管型座安装工法黄河炳灵水电站整 外 壳下部基础支撑及两侧瓦片吊 装 就 位 调 整 外 壳右 侧 固 定导叶吊装就位 调 整 内壳右下半部吊装就位调 整 内 壳左上半部吊装就位调整 外壳左侧固定 导 叶吊 装 就 位 调 整 前 锥 体下半部分吊装就位调整 外 壳 上 部 固 定 导 叶 吊 装 就 位 调 整 外壳上部两侧瓦片吊装就位调 整 前锥体左右两侧 部分吊装就位调整前锥 体上部分吊 装就位调整调整工具、加固支撑安装调整导流衬板等附 件安装焊接。在机组上游流道口将分瓣的管型座按照安装顺序分别运 输至流道内位置处（见图 1），再使用单梁简易桥机和手拉葫 芦配合将管型座设备分步吊装就位，若调整困难时，可以再使 用 1 台手拉葫芦进行辅助配合。 首先使用电子水准仪初调外 壳下部固定导叶底部的楔子板高程（比设计高程略低 1 mm）， 临时加固外壳下部固定导叶， 然后吊装外壳下部基础支撑及 下部两侧外壳瓦片，对基础支撑进行加固，再吊装外壳右侧固 定导叶进行初步调整加固。 以上设备部件吊装调整、临时加固 完成后，进行内壳的吊装就位调整，利用到货的楔子板、千斤 顶、专用调整工具和拉紧器等对内壳进行调整，要求内壳的中 心、高程偏差控制在 3 mm 以内，与基础环的距离偏差控制在2.5 mm 以内，垂直平面度偏差控制在 1 mm 以内，并对内壳进行临时支撑加固。 然后按顺序逐步安装外壳左侧固定导叶、前 锥体下半部分、外壳上部固定导叶、外壳上部两侧瓦片、前锥 体左右两侧部分、前锥体上部分、调整工具、加固支撑等。 用简 易桥机及手拉葫芦相互配合，将以上设备各部件吊起，调整法 兰面垂直度偏差应小于 2 mm， 起升至各部件的安装位置上 方，缓慢下降进行组合缝对接。 检查组合缝间隙及错牙，合格 后进行组合缝螺栓的把合，并依据设计图纸进行紧固，随后， 安装管型座安装调整工具，并进行精调整加固。用 已 安 装 就 位的安装调整工具 ， 对组装成整体的管型 座， 进行管型座高程、 中心、 垂直平面度、 圆度等技术质量 指标的测量和调整，使其满足规范及设计和厂家技术要求。管型座吊装、运输、滑移方案及流程由于管型座安装时主厂房桥机还未形成, 工地现场门机 和大吨位汽车吊均无法将管型座单独直接吊装到位，因此拟 定在机组管型座安装位置上游流道口及流道内搭 设 临时运 输滑轨及支撑钢平台，使用土建上游门机和汽车起重机将管 型座设备吊至机组上游流道口位置的钢架平台滑轨上（滑轨 上放有钢耙犁）， 通过 2 个对称布置的手动链条葫芦和布置 在尾水侧的卷扬机及导向滑车将钢耙犁牵引至距管型座安 装位置 4 m 左右位置（简易桥机能起吊的位置），再通过自制 的简易桥机（适合吨位 ） 将管形座设备吊 装 到安装位置进行 安装，吊装示意图如图 1 所示。 简易桥机在正式安装之前要 做 110的动、静负荷试验。管型座设备吊 装 、 运 输 、 滑 移 流 程 ： 如 图 1 所 示 ， 用 土 建上游门机或自备的汽车吊将管型 座 设备吊放到机组上游流 道口位置处 的 钢 耙 犁 上 通 过 2 个手拉链条葫芦和布置 在 尾水侧的卷扬机及导向滑车将设备 （ 钢 耙 犁 ） 牵 引 至 位 置 处简易桥机行走到管型座上方位置，用手动葫芦从上游 侧拉住简易桥机，将简易桥机的吊钩通过钢丝绳和吊具挂在 管型座上，开动布置在尾水侧的起吊卷扬机逐步起吊管型座 设备上升到比 管 型座设计安装高程略高 200 mm 的 高 度 将卷扬机牵引绳同简易桥机端梁下游侧的吊耳连接固定，边 松上游两台手动链条 葫 芦 （ 两 侧 的 同 步 松 ） 边用下游侧两台 手动链条葫芦牵引简易桥机向下游缓慢移动，行走到管型座 安装位置到达安装位置上方后，开动起吊卷扬机放松牵引 钢丝绳，将管型座缓缓吊装就位。56安装工艺管型座安装及调整管型座设备安装流程为：尾水管基础环及管型座基础螺 栓安装（回填 二 期 混 凝 土 ） 外 壳下部固定导叶吊装就位调 6.1（下转第 95 页）water power vol35 no 185第 35 卷第 1 期陈炯宏，等：三峡梯级与清江梯级五库联合优化调度效益分析专题研究表 3两梯级水库汛期和非汛期单独调度和联合调度的发电量结果对比大于汛期， 清江梯级与三峡梯级分别增发电量 3.54 亿 kwh和 0.07 亿 kwh。 这主要是由于三峡水库在汛期 69 月 按 照防洪限制水位 145 m 控 制 运 行 ， 在此时间段基 本 上按照 径流式电站运行， 故联合运行前后汛期发电量无变化， 而清 江梯级中调节性能好的水布垭、隔河岩水库在 7 月底主汛期 结束， 水库不再受到防洪限制水位的约束， 利用三峡梯级的 出力补偿， 尽量减少出力， 以维持高水位运行， 从而在枯水 期加大出力， 反过来对三峡梯级进行出力补偿，故两梯级在 联合运行后枯水期发电量得以增加。 因此，也可以认为联合 运行后枯水期增加的电量中含有清江梯级汛期转移的部分 电量。亿 kwh单独调度联合调度对比代表年汛期非汛期汛期非汛期汛期非汛期三峡梯级344.56506.12344.35508.23-0.212.11丰水清江梯级44.5819.0154.3322.59.753.49年总计389.14525.13398.68530.739.545.6三峡梯级372.9543.54375.7545.062.81.52平水清江梯级37.0825.1646.228.979.123.81年总计409.98568.7421.9574.0311.925.33三峡梯级354.95547.89354.95547.9600.07枯水清江梯级21.0130.4621.81340.83.543结语本文以日为计算时段， 选取丰、平、枯三个典型年， 以系 统梯级发电量最大为目标， 在不考虑系统调峰的情况下， 分 别对清江梯级和三峡梯级单独调度和联合调度两种情况的 发电补偿效益进行了探讨。 计算结果表明： 两梯级联合运行 后补偿效益比较显著 ， 其 中 清 江梯级的发电补偿效益更为 显著。参考文献：年总计375.96578.35376.76581.960.83.6115.14 亿 kwh， 年 弃 水 减 少 48.1 亿 m3；平水年增发电量 17.25 亿 kwh，年弃水减少 63.5 亿 m3；枯水年增发电量 4.41亿 kwh，年弃水减少 5.8 亿 m3。（2） 从系统增发电量的来源看 ， 联合调度后清江梯 级 的 发电量有较大幅度的提高，丰、平、枯三个典型年的电量分别 增加了 20.82 %、20.77 %和 8.43 %；而三峡梯级增加不多，依 次为 0.22 %、0.47 %、0.01 %。 在丰水年，三峡梯级汛期受弃 水的影响，其发电量仅增加 1.9 亿 kwh，而清江梯级充分利 用其电站高水位的特点，减少弃水，抬高水头，其发电量增加 了 13.24 亿 kwh；平水年由于来水较为平 缓，使得联合运行 后的电量补偿优势表现得最为明显， 系统共增发电量 17.25 亿 kwh。 其中，三峡梯级增加了 4.32 亿 kwh，清江梯级增 加了 12.93 亿 kwh。 可见，两梯级联合运行后系统对清江梯 级的发电补偿效益更为显著。（3）从时间上来看， 各典型年在汛期和非汛期对系统的 电量效益补偿不同。 在来水较大的年份， 两梯级联合运行后 汛期增发电量大于非汛期， 如丰水年汛期增加 9.54 亿 kwh， 占全年增量的 63 %， 平水年汛期增加 11.92 亿 kwh， 占全 年增量的 69 %。 而在枯水年， 联合运行后非汛期增发电量夏才清. 华中电网水电资源的开发和利用 j. 水力发电, 1999,(6):10-12.高仕春,陶自成,周玉琴，等. 三峡、清江梯级电站联合优化调度 效益补偿研究j. 水力发电, 2005,31(12) :12-15.万飚,高仕春,陶自成，等. 三峡梯级和清江梯级联合运行影响分 析j. 水力发电学报，2007,26(26):1-4.刘 宁. 三 峡- 清 江 梯 级 电 站联合优化调度研究 j. 水 利 学 报,2008, 3