溪洛渡水电站水轮机蜗壳制造技术.docx

溪洛渡水电站水轮机蜗壳制造技术鑫 杨建文 ,李进强 ,彭( 中国水利水电第十四工程局有限公司 机电安装分公司 ,云南 昆明 650032)摘 要 : 溪洛渡水电站右岸地下电站大型水轮机蜗壳共 9 台 ,每台总质量约 540 t ,蜗壳管节最大内直径为 7 740 mm ,分为 34 个单节 ,凑合节单个瓦块交货 ,其余各节为单节“C”型环交货 。主要阐述蜗壳制造基本过程 , 严格控制每一道工序 , 层层把关 , 总结经 验 ,不断优化蜗壳制作施工工艺 ,以保证每节蜗壳的制作质量 。关键词 : 溪洛渡电站 ;蜗壳制造 ;焊接变形 ;尺寸检测中图分类号 : TK73013 + 12文献标识码 : B文章编号 :1006 - 3951 (2011) 04 - 0087 - 02DOI :1013969j . issn. 1006 - 3951 . 20111041023口值 ( G) 、对角线 ( K) 及腰长 ( E) 等重要尺寸难以控制 ,如图 2 所示 ;且偏差要求高 ,祥见表 1 。1 概 述溪洛渡水电站右岸地下电站大型水轮机蜗壳共9 台 ,每台总质量约 540 t ,蜗壳管节最大 ( 断面 A) 内 直径为 7 740 mm ,尾部 (断面 29) 内直径为 2 702 mm ,分为 34 个单节 ,全部在水电十四局溪洛渡水电站机电安装项目部金结厂制造车间制造 。其中 ,进口段6 节 (1 个凑合节 ,未留配割余量) ,本体段 28 节 ( 包 含 2 个凑合节 ,每个凑合节进口端留有 150 mm 配割 余量) ,凑合节单个瓦块交货 。其余各节为单节“C”型环交货 。蜗壳制造用钢板材料均为 B610CF 的低碳高强度调质钢 ,厚度 3680 mm 。进人门布置在 蜗壳本体段第 21 节 ,测压盒在进口段第 6 节 。蜗壳结构示意如图 1 。2制作难点分析1) 备料 。瓦块数量大 ,每台机 87 块 ,均为定尺 板 ,材料堆放场地有限 ; 板厚厚度大 ,下料时不易穿 孔 ,且风线交难控制 ,边缘垂直度大 ,每瓦块定为一 块定尺板 ,边角余料尺寸大 ,容易产生热变形 ,下料 尺寸难以控制 ;坡口形式复杂 ,瓦块均为异形边 ,坡 口难以开制 , 且切割量大 , 过度坡口切割质量难控 制 。2) 卷板 。卷板是蜗壳制造中非常关键的工序 , 进出口变半径相差较大 ,卷板锥度不好控制 ,且半径 较小 (1 351 mm) ,用现场大型卷板机难以卷制 ,特别是由单个瓦块成形的管节 (本体段 23 、24 、25 、26 、27 、28 节) ,卷制时间长 ,劳动强度大 。3) 拼装 。弧度 ( R ) 、投影值 ( N ) 、垂高 ( H) 、开图 1 蜗壳结构示意图图 2 蜗壳关键尺寸示意图 收稿日期 : 2010 - 12 - 31作者简介 : 杨建文 (1983 - ) ,男 ,云南大理人 ,技术员 ,主要从事水工金属结构制作质量管理工作 。云南水力发电2011 年第 4 期884) 焊接 。由于蜗壳尺寸大 ,工地制作 ,施工现场环境恶劣 。因此 ,焊缝质量难以控制 ;且焊接时容 易产生角变形 。5) 防腐 。施工现场环境恶劣 , 特别在雨季 , 对除锈及面漆作业影响很大 。到吻合度不大于 2 . 5 mm ,卷制好的瓦块 ,在自由状况下 直 立 于 平 台 上 , 用 样 板 检 查 间 隙 不 应 超 过 2 mm 。由于蜗壳钢板为高强度钢 ,在施工时应及时消除氧化铁 ,铁锈等物 ,卷制中发现有拉痕 ,毛刺现象 ,应停止卷制 ,用抛光机磨平后再进行卷制 ,严重时应 进行补焊 ,且进行渗透探伤检查 。3. 4 放样拼装1) 拼装时根据设计图纸尺寸 ,在平台上 ( 平面 度不大于 3 mm) ,按预先准备的放样图表放出拼装 所需的实样 ,并用油漆标好每段内径 ,开口值 ,轴线 及焊缝位置 ,并打好样冲眼 。准备工作就绪后进行 拼装 ,拼装前应检查瓦块编号 ,水流方向 ,轴线位置等标识及主要尺寸 ,拼装时大瓦块轴线与地样轴线 要对正 (即 x 轴对正) ,然后在将两个小瓦块以同样 的方法吊装到位 。根据设计半径调整 3 个瓦块调到 标准范围内 。调节纵缝错牙时 ,过流面错牙应小于2 mm ,间隙应小于 4 mm 。蜗壳拼装允许偏差如表 1所示 。3 制作流程根据溪洛渡水电站水轮机蜗壳的制作难点分 析 ,制定出蜗壳制作的基本工艺流程 ,并按照此工艺 流程进行制作 ,严格控制每道工序质量 ,以及工序间 的衔 接 。基 本 工 艺 流 程 为 : 原 材 料 检 验 下 料 切 割 划线 压头卷板 放样拼装打支撑 支撑加 固 蜗壳焊接 尺寸验收 喷砂防腐 编号验收 出厂 。3. 1 原材料检验1) 钢 板 规 格 尺 寸 测 量 及 钢 板 外 观 质 量 检 查 。 钢板无鼓包 、急弯 ( 1 m 内水平度不超过 6 mm) 、卷 角 、扭曲等变形 ,表面无坑 、划痕等创伤 。2) 力学性能检查 。送商检局进行机械性能及化学性能试验 ,需全部合格 。3) 钢板内部质量检验 。采用超声波 (UT) 进行 抽检 、检测 。3. 2 下料切割1) 来料管理 。每块蜗壳材料的厚度及平面尺 寸各异 ,各瓦块与其用料对应关系预先用表列出 。 下料时以节为单元进行下料 ,以保证各道工序有序 进行 。2) 下料 、划线 。蜗壳制作瓦块下料全部采用数 控切割机 ,根据提供的下料程序进行 。在正式进行火焰切割前 ,必须先预演 ,对照瓦块图检查无误后 , 才进行切割 ,并注意调整好割嘴与钢板垂直度 。划 线 ,对照瓦块图划出坡口角度 、尺寸 ,用油漆标出”机 组号 节号 瓦块号 进出口半径 ,水流方向及碾 压线 。3) 坡口开制 。利用仿形切割法进行坡口开制 ,开制完成后进行打磨 ,并在坡口上编号 。3. 3 压头卷板卷板在蜗壳制造中是非常重要的一步 ,蜗壳拼 装时不允许火焰校形 。所以瓦块卷制质量直接影响拼装质量 ,卷制前 ,卷板人员必须清楚所卷瓦片的尺 寸 ,水流方向 , 碾压线及进 、出水口径 , 然后进行卷 扳 。卷板时按滚压线进行 ,尽量满足弧度要求 。卷 板时应注意 ,不许一次下压过多 ,应采用小进辊量反 复多次卷制 ,并随时用弧度样板检查半径尺寸值 ,达表 1尺寸允许偏差值表mm项目允许偏差说明半径腰长差 e1 - e2周长30 . 002 e0 . 001 L断面弧度e 为腰长设计值L 为周长设计值D 为蜗壳直径 ,椭圆形断面蜗 壳 只 检 查 长 轴 直 径 是否符合 0. 002 D 要求 。圆度 D0 . 002 D开口尺寸 G开口对角线差 K1 -+ 2 + 610G 为开口尺寸K 为开口对角线K22) 拼装尺寸控制 : 拼装时注意开口值 ( G) 是否在标准偏差范围之内即 G = 3 022 + 26 ,应考虑 支撑焊接时会产生焊接变形 ,适度放大开口值 ,具体操作要因地制宜 。 开口位置半径的控制 ,开口位 置的半径不同于其他地方 ,为尖角 ,焊接变形对其影 响很大 ,拼装时应取正值 。 焊缝位置的半径 ,瓦块 对接坡口为不对称形式 ,有过度坡口 ,内大外小 ,所 以要特别注意焊接变形 。用半径来控制焊接变形最佳 。表 2 为蜗壳纵缝反变形值推荐 :表 2焊接反变形值表钢板厚度 mm反变形值 mm样板玄长 m序号12320 - 2416 - 1810 - 14141210 1 1 1(下转第 104 页)云南水力发电2011 年第 4 期104中掌控 、集中管理 、集中送出 、调节并举”。1) 集中掌控 。在一条流域或河段科学合理地 利用水能资源 ,形成电力生产规模 ,涉及到现有的开发局面 ,需要由政府牵头 , 一是引导不同的开发业主 ,由一家专业的电力投资公司进行控股 ,其他项目 业主参股的方式进行项目整合 ; 二是将不具备开发 实力的业主或已经超过开发时限的项目 ,由政府收回开发权 ,设定开发时限 ,授予有实力的专业电力投 资公司重新开发 。2) 集中管理 。集中管理就是在其中一个电站 进行集控运行管理 ,增强负荷自我调节能力 ,提高设 备利用率 ,降低生产运行和维修成本 ,节约项目开发费用 ,合理实现了资本利益的最大化 ,为股东创造了 效益 。3) 集中送出 。集中送出就是形成电力生产规 模 ,避免有限的通道资源被浪费 ,形成规模优势 ,增 强企业竞争能力 。4) 调节并举 。调节并举是在其上游有条件的地方修建具有一定调节能力的调节水库 ,为降低投 资压力 ,可修建日调节 、周调节 、月调节或季调节水库 ,调节水库投资不宜太大 ,其结果是可以提高枯季发电能力 ,提高设备利用率 ,缓解临沧市枯季电力紧 张局面 ,又可以充分争取上网电价最大利益化 ,为项 目公司又好又快的发展奠定坚实的基础 。流域或河段上修建调节水库 ,需要解决两个问 题 ,一是调节水库下游受益的电站是否为一个统一 的业主 ,能否将修建调节水库的投资合理分摊至下 游的各个梯级电站 ,真正实现谁投资谁受益的目标 。 二是政府积极扶持 ,采取一些必要的措施 ,比如在政策范围内按照最低标准收取相应的规费 ,降低修建 调节水库的投资成本 。这样的话 ,有投资意愿的开 发业主才会积极修建调节水库 ,改善临沧市丰枯电 量不平衡的矛盾 ,实现企业与社会共赢的局面 。(上接第 88 页)3) 严禁使用火焰校形 ,尽量少在母材上点焊楔 铁 。母材上的马子不能用锤击打掉 ,须用火焰切割并留有 2 4 mm 余量 ,再用磨光机磨平 ,然后做磁粉 探伤 检 查 。蜗 壳 各 节 组 装 控 制 尺 寸 按 GB8564 -2003水轮发电机组安装技术规范及图纸要求 、厂 家提供的制作要求进行检查 。3. 5蜗壳焊接1) 除凑合节外 ,所有纵向焊缝在厂内焊接 。主 要采用全位置自动焊的方式进行 。焊接时先打底 , 然后清根 、打磨 ,最后在采用纵缝两面对称焊接 ,并 时刻注意弧度的变化来调整焊接顺序 。2) 焊 接 蜗 壳 钢 板 前 要 先 预 热 , 预 热 温 度 约 为80150 。3) 焊接后纵缝的探伤 (UT) 应在焊接结束 24 h 后进 行 。探 伤 标 准 为 : 所 有 蜗 壳 纵 缝 按 ASME APP12 进行 100 %UT + 100 %MT 或 PT 探伤检查 ,发 现超标缺陷进行返工处理 , 返工部位进行 100 %超 声波复查 。4) 主纵缝 2 次返工合格率必须为 100 % 。5) 母材上补焊时必须加热 ,补焊后要用砂轮机 磨光 ,然后进行 MT 或 PT 检查有无微裂纹 。3. 6尺寸检测 、超标处理与验收先将所有外力释放 ,拉上轴线 ,挂好中心线 ,对 齐所有轴线 ,用钢板尺补齐开口处的坡口 ,然后检测验收表格上的所有尺寸 。若尺寸超出标准偏差值时 需要处理 。3. 7喷砂防腐防腐严格按照防腐工艺进行 ,在除锈前彻底清 除飞溅 、毛刺等 ,环境温度低于 7 。3. 8标识 、验收出厂防腐