尾水管改造钢衬的安装方法

2011-08-15王兴隆

东北电力技术 2011年3期

王兴隆

（丰满发电厂,吉林吉林 132108）

水轮机尾水管在长期的使用中受气蚀和锈蚀影响,常常发生钢衬撕裂、脱落,甚至混凝土掏空现象,威胁机组的安全运行。对于已不具备修补加固条件的尾水管,必须进行全面技术改造。在改造中,由于尾水管体型特殊,截面由圆形过渡到大方圆形,大大增加了钢衬安装的施工难度,同时又因为改造施工不能影响原有混凝土结构和座环等设备的安全,混凝土开挖量不应过大,这就减小了尾水管钢衬的安装空间,使钢衬的安装不能采取常规整节安装的方法,成为制约尾水管改造成功与否的关键技术之一,必须全面细致研究确定一种适合尾水管改造的钢衬安装方法。对此,丰满发电厂在3号、5号和7号机的尾水管改造中研发出尾水管钢衬分节分瓣的安装方法,应用效果较好。现以安装技术较为成熟的7号机尾水管改造为例作介绍。该尾水管为瑞士制造的特型尾水管（仅锥段和肘段为钢衬结构）,其结构如图1所示,已于2008年完成了尾水管的全面改造任务。

1 钢衬设计

尾水管处于机组的最底部,全部钢衬只能通过桥机经发电机室、水轮机室、座环、基础环等内部通道运输。在7号机尾水管改造中,吊运通道最小内径处为基础环（内径Φ4 520 mm）而单节尾水管的最小截面（最小内径为4 565 mm,最大至7 360mm）均大于上述设备的内截面,整体吊运和安装已难以实现,因此在设计过程中,除优化设计尾水管的结构、厚度和材质外,必须深度研究尾水管钢衬吊运和安全的可行性,不能采用常规的整节安装法。由此提出尾水管钢衬分节分瓣设计,以利于钢衬安装。

新尾水管钢衬共分为锥管段和肘管段,由上至下共分为5节,锥管段3节,肘管段2节,另加1个凑合节,用于新旧钢衬的衔接。各节钢衬的分瓣数量和尺寸,根据吊运、安装的可行性和钢衬周长来确定。经测算,锥管段第①节钢衬分为4瓣、锥管段第②和③节钢衬分为5瓣、肘管段第④和⑤节钢衬均分为6瓣较为合理,第①节钢衬是尾水管钢衬安装的首节,为便于确定尾水管XY轴的方位和调整安装标高,故分为4瓣,其他各节钢衬的分瓣数量,除能满足分瓣件的吊运通道要求和避开钢衬拼接的交叉焊缝外,又有利于钢衬安装调整。鉴于原高200 mm、厚5 mm的不锈钢钢衬抗气蚀性能较差,故将第①节钢衬进行优化设计,优选不锈钢材料,但高度增至782 mm（下伸至人孔门上沿）,厚度增至20mm,肋板高度为80 mm,钢衬环向肋板距管节边缘为100 mm。其他各节钢衬结构设计第②、③节选用Q235钢材,厚度为20mm,肋板高为80 mm,钢衬环向肋板距管节边缘为100 mm。②节高1 338 mm,③节高1 480 mm。第④、⑤节选用Q235钢材,厚度均为16 mm,肋板高为80 mm,钢衬环向肋板距管节边缘为100mm。

2 钢衬安装

尾水管混凝土锚筋强度达到设计要求后,即可进行尾水管钢衬的安装,7号机尾水管立面图及典型断面如图2所示。钢衬安装自上而下逐节进行,先安装锥管段,后安装肘管段,方法如下。

2.1 确定钢衬安装基准线

a.尾水管平面轴线的确定。由于7号机尾水管X向、Y向中心线与机组安装X轴、Y轴线偏差8°,以机组轴线确定尾水管Y向中心线,再确定X向中心线。

b.尾水管立面高程位置的确定。以机组座环顶面高程为192.60 m为标准基准面,根据7号机尾水管单线图可知新钢衬上法兰顶面设计高程为191.70m,利用水准仪在圆周方向逐点（24个测点）测定新钢衬第①节顶面安装位置高程,即座环顶面下降900mm。

2.2 钢衬安装方法

钢衬运至厂房后,用桥机将分瓣的钢衬逐件吊运至尾水管内,在作业平台上整节组对钢衬,将各主要尺寸调至设计允许的偏差后,在钢衬内部设置防变位的临时支撑（原钢衬空间弯曲部位的内部支撑不变更）,再利用吊车、导链将该节钢衬整体起吊、调整至安装高程位置,调整校正钢衬轴线位置。各控制尺寸符合设计值后,将锚筋与钢衬肋板牢固焊接定位,如锚筋位置有出入,用冷弯或搭焊钢筋加长的办法调整锚筋。钢衬各瓣组装定位后立即进行现场焊接,所有焊缝须在混凝土浇筑前完成。焊接质量验收合格后,用手持砂轮机打磨焊缝及其他凸出物,使管壁表面平滑。