混流可逆式水泵水轮机安装工艺要点

浅述混流可逆式水泵水轮机的安装工艺要点摘要:本文笔者结合实例对某电站混流可逆式水泵水轮机各主

要部件安装的工艺要点做出分析,并提出施工中对难点问题的解决方法。

关键词:水轮机;安装工艺；要点；解决方法

一、工程概况

某抽水蓄能电站建成后,将作为该省电网灵活高效的大型调峰

电源,在电网中承担调峰填谷和调频、调相及事故备用等任务。电站安装4台套单机容量250mw可逆混流式水泵水轮发电电动机组,总装机容量1000mw。水泵水轮机为立轴、单级混流可逆式,水轮机工况额定出力为255.1mw,额定净水头225.00m,额定转速300r/min。发电电动机为立轴、半伞式、空冷可逆式同步发电电动机,发电工况额定容量278mva,电动机工况额定容量274mw,额定电压15.75kv,额定转速300r/min。

二、重点工艺

2.1座环安装

2.1.1座环工位布置

与常规电站比较,该工程地下厂房安装间较狭小,合同规定座环组装、焊接时间为30d,座环机加工时间为30d,施工工期紧。因此,工位的布置应充分考虑其它大型部件组装周期,合理的工位置换将会缩短整个机组安装时间,特别是在多台机组发电间隔时间较短时显得尤为重要。

该电站原设计首台机组座环机加工在安装间进行,其它机组座

环在机坑内加工。2、3、4号机组座环施工顺序为:座环组圆焊接→座环吊入机坑加工→座环吊出机坑→底环吊入就位→座环吊入与

底环联接→整体吊起安装。从施工顺序上看,座环多次吊运,并未给有限的安装场地留出多少可利用的空间。因此,在充分考虑电站安装空间和多台机组发电工期的同时,从工位布置、工位置换、设备进场时间、设备组装周期、桥机利用率及工作时间、人员配置及分配、厂房各层形成时间等各方面进行科学合理的统筹,详细编排了各时段工作计划,优化方案。另外,根据厂家提供的施工顺序,2、3、4号机组座环法兰面加工车床布置在尾水锥管上口。由于工序原因,尾水锥管全段(尾水锥管高5.485m)并未进行混凝土浇筑,无法保证车床工作时的稳定性,进而难以保证座环法兰面加工后的精度。

通过分析、研究,将1～4号机组座环施工顺序调整为座环组圆焊接→座环机加工→座环与底环联接→整体吊起安装。这种方案得到了厂家、设计、监理、业主方的认可。实践证明,座环在安装间的停留时间完全可以控制在40～45d,缩短了直线工期,保证了其它大型部件的进场时间和组装周期,使整个机电工程完工时间提前。

2.1.2座环运输、组装

分瓣座环属不规则几何体,其水平卸车吊装是组装的难点。通过详细的几何尺寸测量求出重心以及现场增加临时吊点的计算较为

复杂,要保证起吊过程中座环法兰面水平控制值在5mm以内。

将清扫好的小瓣座环利用厂房桥机吊起,以方位平稳为原则,放

在事先已调整好的钢支墩上,检查蜗壳底部钢支墩支撑情况,钢支墩全部受力均匀后,在座环下法兰面适当位置支撑4套临时钢支墩和螺旋千斤顶,方可松钩。利用螺旋千斤顶调整座环法兰面水平,紧固外侧钢支墩楔子板,并配装座环底部钢支墩支撑板,保证焊接时接地可靠。支撑板安装完成后,装配下部楔子板并使其紧固。

将清扫好的另一瓣座环利用厂房桥机吊起,缓慢靠拢已调整好的座环,组合面接近时,为防止相互碰撞,可垫入长条形薄软木。调整组合螺栓孔对齐,穿入组合螺栓,方向应一致,旋入螺母。按要求预紧螺栓,全面检查座环主要几何尺寸,并记录原始数据。

2.1.3座环组合缝焊接

座环焊接之前,制定相应的焊接工艺评定方案,并进行焊接工艺评定实验。根据评定结果,结合实际经验,确定合适的焊接方法及焊接参数,制定焊接工艺操作规程作为指导焊接的依据。

焊接变形控制是座环组合缝焊接的难点。焊接变形量过大,将会导致加工量增加、单项工期延长,更主要的是影响顶盖厂内加工量及出厂日期,从而造成整个机组安装总工期的滞后。因此,如何有效控制焊接变形是整个座环安装的关键。采取的方法是:

⑴根据焊接工艺评定结合实际经验,确定合适的焊接方法及焊接参数;

⑵根据座环组合缝的坡口形式及结构特点将焊缝划分为6个施焊区域,按不同施焊区域和焊接填充量制定不同的焊接顺序;

⑶在座环有效部位布置8块百分表检测座环变形情况,同时在组

合缝位置采用平规测量法和钢球测距法联合监测焊缝及热影响区

变形;

⑷选派有经验、焊接水平高的12名焊工,4人一组对称分班,采取连续作业的施工方法。

焊接热输入的变化将改变焊接冷却速度,从而影响焊缝金属及

热影响区的组织组成,并最终影响焊接接头的力学性能及抗裂性。因此,为确保焊缝金属的韧性,严格控制焊接线能量十分必要,焊接时的线能量必须控制在38kj/cm以内,为防止焊接冷裂纹出现,线能量下限值必须控制在20.6kj/cm。

焊缝完成后及时进行焊接后热,其目的是加速焊接接头中氢的

扩散逸出。特别是对于氢致裂纹敏感性较强的s550q高强度钢,焊后及时后热是防止焊接冷裂纹的有效措施之一。保证低氢的焊接环境也很重要,氢是产生冷裂纹的主要元素,要减少焊缝金属及热影

响区的氢含量,除使氢顺利逸出外,最根本是减少氢的来源。s550q 高强钢施焊时,氢的主要来源是焊条中的水分和坡口表面的水分油污等杂质,这些物质在电弧高温作用下分解出氢,溶解在熔池金属内。地下厂房环境湿度大于70%时,焊接焊缝中氢的含量会明显增加,适当提高预热温度和改善周围环境湿度对于降低焊缝中氢的含量

效果非常明显。

2.1.4座环加工

座环焊接完成后进行座环法兰面加工,为保证加工后法兰面的

精度,加工前整体起吊座环,脱离钢支墩约300mm,重复3次,消除组

圆、焊接过程中的部分内部应力,使应变得到最大程度的释放,重新调整座环法兰面水平。

座环法兰面采用液压立式车床进行加工,车床安装的重点是保证车床工作时的稳定性。解决的办法是在座环组装工位中心埋设基础板,将车床基础临时焊接在预埋基础上,并且在座环外围钢支墩下半部浇筑混凝土,以增加座环自身稳定性。

2.1.5整体吊装

底环整体到货,与座环在安装间连接成整体,整体起吊重量

182t。由于增加了底环的重量,连成整体的座环和底环的水平发生了变化,如何水平整体吊装又是一个难点。解决的办法是辅助吊点不变,将4个主吊点的位置进行合理调整,并且将其中1根或2根主吊索的长度延长,使吊钩的中心尽可能接近重物的重心。该电站4台座环和底环整体吊装的水平度均控制在8mm以内。

2.1.6座环调整

按工艺要求座环36根地脚螺栓将分3次完成拉伸,单根螺栓设计拉伸油压为89mpa,经计算单根螺栓最终将承受200t的拉伸力,座环整体最终承受拉伸力为7200t。

在对1号机组座环36根地脚螺栓进行60%设计拉伸油压的预拉伸时,座环法兰面水平严重超标。经检查,支撑环上环板底面与基础混凝土局部存在1～8mm间隙,经过多方现场勘查分析,出现间隙的原因主要有:

⑴配筋密集、结构复杂、进料困难、速度慢;