凌津滩水电厂机组排水环吊装工艺

唐中略，欧阳显伟，王章军

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南 长沙410004）

1 概述

为了保证凌津滩电厂机组有效、安全、经济运行，经电厂和厂家等多方面专家共同研究决定，对4～9号机排水环进行更换。排水环分上、下两半组合，下半部有Ф600 mm的人孔门。两端部为喇叭口，进口直径7 314 mm，出口直径为7 271 mm，中部是以浆叶为中心的球形体，球的空间直径为Ф6 900 mm，内衬一层（铺焊）不锈钢。浆叶与转轮室内设计总间隙为9 mm，单边间隙为4.5 mm，允许间隙为3.8 mm至6.08 mm。上游侧法兰与外配水环相连，下游侧套进伸缩节。构成排水环的材料为Q235A结构钢，上半部分重约为24 t，下半部分重约为26 t，工程中使用厂房桥机150 t主钩起吊。

工程中，导水机构调速环分两部分组成，在45°方向有突出（100 mm×300 mm）的连接面，上排水环可以直接进行吊装，下排水环由于大轴的突出（多出排水环法兰面840 mm），在吊装下半节排水环时，厂房150 t桥机利用主钩吊不能直接吊出下半节排水环，为了绕过大轴的突出部分，必须对下半节排水环采取旋转的方法进行吊装。通过对实际现场的勘察和合理的受力分析，提出合理的实施方案，根据本方案，现已顺利完成4号、5号机排水环的更换工作。

2 受力分析及校核

2.1 钢丝绳的受力分析

排水环垂直位置时主钩钢丝绳受力如图1，已知下半节排水环总重量约30 t。拟选用一对6×37+FC、Φ42×4 m-4圆股纤维芯钢丝绳起吊，公称抗拉强度1 700 MPa，单根长度4 m，2个吊点，共4股。

图1 弧形吊板尺寸

根据下半节排水环起吊示意图计算单股钢丝绳受力为:

单股钢丝绳受力（许用拉力s）=起重荷重/（钢丝绳股数N·cosA）=30/（4×cos0°）=7.5 t =75 kN

单股钢丝绳最小破断拉力：F=单股钢丝绳受力S×安全系数K=75×6=450 kN

单股钢丝绳最小破断拉力：F=0.52(取0.49)×d2

钢丝绳直径：d2=450/0.49=918.3，d=30.3 mm

因此，选用Ф42钢丝绳直径大于30.3 mm是安全的。

2.2 弧形吊板螺栓的受力分析

采用两吊板是M42×70-4、M36×50-4，一组四孔，分别受力大约10 t，现计算M36×50-4螺栓的受力，许用剪力为[ƒ]=60 MPa.有4个螺栓连接，求每个螺栓可能承受的许可载荷。

剪切力即为许可载荷值，故螺栓所受许可载荷为6.1 t。一组四个则6.1 t×4=24.4＞10 t，螺栓所受许可载荷力是安全的。

2.3 吊具与弧板焊缝接头的许用拉力分析

已知焊缝金属的需用剪切力[τ]=9×107Pa，板料宽L=200 mm，板料厚D=30 mm，采用T型接头，焊角高度K=30 mm。

根据T型接头强度计算公式：

所以焊缝的所受许用剪切力是安全的。

3 施工方案及过程

3.1 上半部排水环吊离

上半部分排水环可以进行直接吊离。

3.2 下半部排水环吊离

（1）架设支墩，将下排水环下降700 mm至支墩上；

（2）拆除转轮及水导轴承支架，并吊离至安装场。

3.3 专用吊板及加固装置的制作

（1）用厚度为30 mm的钢板制作4块弧形吊板和10个吊耳，弧形吊板的参数尺寸见图1，吊耳的尺寸参数见图2，其中螺栓孔的位置要经现场放样后切割。

图2 吊耳尺寸

（2）在配水环法兰面（M42×7）及基础环法兰面（M36×50）上分别安装弧形吊板，安装位置如图3 a）、b）所示。

（3）用φ100厚壁钢管，M40钢制作4道支撑对下排水环进行加固，将其并排布置，经放样后对M40板进行钻孔，配置销钉螺栓,销杆长度为70 mm。如图4；为了避免支撑阻碍吊装，将④号支撑做如下图5改装。支撑具体结构见下页图6。

图3

图4 改进前排水环加固装置示意图

图6 支撑大样

3.4 下半部排水环钢丝绳的安装

如图7所示。

图7 手拉葫芦的分布

利用厂房150 t桥机主钩起吊，右侧由桥机主钩挂钢丝绳（Φ42×4 m-4）连接2个40 t手拉葫芦，挂钢丝绳（Φ38×13.8 m-2）连接2个20 t手拉葫芦（起翻身作用，先不受力），在排水环右下60°筋板位置切割吊装孔。左侧利用专用的弧形吊板挂钢丝绳（Φ42×4 m-2）连接2个20 t手拉葫芦（手拉葫芦有效链条4 m左右）。另外，在下端的弧形吊板上挂2个10 t的手拉葫芦，做保护作用。

3.5 下半部排水环旋转翻身至垂直

点动上升桥机主钩，密切观察钢丝绳受力情况，使右侧钢丝绳和葫芦均匀充分受力，左侧利用上弧形吊板所挂的手拉葫芦使钢丝绳受力，按照右侧桥机主钩上升约100 mm，左侧葫芦下降80 mm，使得下半节排水环产生旋转，如图8。

图8 下半部排水旋转翻身至垂直

通过受力分析，当弧板葫芦不受力时，主钩F=排水环自重G，且都通过重心，在同一直线上。

由此可得又且已知排水环R=3800 mm，故L=4128 mm。所以Sinθ=解得 θ ≈ 67°。

即当排水环翻转大约67°位置时，左侧吊板葫芦不受力，可以拆除。

3.6 下半部排水环吊离基坑

调整桥机主钩上40 t、20 t手拉葫芦，使下半节排水环处于垂直位置，稍起主钩，桥机大车向右走1 m距离，慢慢起吊桥机主钩，将下半节排水环安全的吊出流道基坑，吊至副安装场，如图9所示。

图9 下半部排水环吊离基坑

3.7 下半部排水环翻身至水平

将排水环旋转90°，副钩上挂钢丝绳（Φ38×13.8 m-2），连接 2个20 t的手拉葫芦，吊点挂在排水环下端，副钩缓慢起升，使钢丝绳充分受力，按照副钩起主钩降的程序，将排水环进行翻身至水平后，放置在枕木上。翻身过程如图10所示。

图10 下半部排水环翻身至水平

4 结束语

为了解决凌津滩电厂灯泡贯流式机组下排水环难以吊装的问题，设计了通过旋转下排水环分步吊装的方案，凌津滩事业部根据本文提供的方案分别于2012年完成5号机组、2013年完成对4号机组、2014年完成6号机组、2015年完成9号机组等排水环的更换工作，现均已运行1年以上，经反复检查尚未发现缺陷，说明该方案具备可行性，也为今后其他电厂类似的问题提供一定的参考价值。

参考文献：

[1]GB/T8564-2003水轮发电机组安装技术规范[S].