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  • 响水涧抽水蓄能电站大型进水球阀安装技术探讨
    发布日期:2016-1-24


    摘 要:安徽响水涧电站在机组进水口段安装四台公称直径3300mm、每台总重约221t的球阀,上游延伸段重约17t,下游连接管及伸缩法兰重约13.6t。球阀本体(整体运输)最大运输重量为221t,厂家考虑球阀设备运输,故在完成球阀检修、工作密封试验后拆除检修及工作密封,因此工地现场需作球阀翻身、检修和工作密封的安装,并进行检修、工作密封试验及球阀密封试验。

    本页关键词:进口球阀-进口电动球阀-进口气动球阀

    1 工程概述

    安徽响水涧电站在机组进水口段安装四台公称直径3300mm、每台总重约221t的球阀,上游延伸段重约17t,下游连接管及伸缩法兰重约13.6t。球阀本体(整体运输)最大运输重量为221t,厂家考虑球阀设备运输,故在完成球阀检修、工作密封试验后拆除检修及工作密封,因此工地现场需作球阀翻身、检修和工作密封的安装,并进行检修、工作密封试验及球阀密封试验。

    2 球阀主要参数

    球阀为卧轴双密封液压型式,设有一道工作密封和一道检修密封。球阀为整体结构,每台球阀配置有一套油压装置及操作系统,配2个液压缸式接力器。主要参数如下:(1)进水阀公称直径为3300mm;(2)额定工作油压为6.3MPa;(3)进水阀设计压力为3.52MPa;(4)进水阀水压试验压力为5.28MPa;(5)压力油罐容积为12.5m3;(6)集油箱容积为15m3;(7)进水阀单台总重为265t;(8)4台进水阀总用油量为55m3;(9)进水阀最大运输件为球阀本体(整体运输),最大运输重量为221t。

    3 施工准备

    3.1 施工步骤

    (1)对厂家图纸进行会审。(2)组织主要安装人员进行技术交底。(3)组织施工人员对哈电安装指导说明及施工图纸进行熟悉。(4)检查桥机工作性能,以满足大件设备吊装条件。

    3.2 主要工具器及材料准备

    球阀安装主要设备及工器具如表1所列,主要材料如表2所列。

    表1 球阀安装主要设备及工器具

    表2 主要材料

    4 施工方法

    4.1 测量放样及基础安装

    4.1.1 测量放样

    根据每台机蜗壳中心、蜗壳延伸段法兰管口和上游压力钢管出口的实际安装位置确定球阀的位置。测量主要控制球阀中心、高程、水平及横断面的位置。根据蜗壳延伸段及上游压力钢管的实际中心确定球阀水流方向的中心位置,其与设计位置的偏差不大于3mm;横向中心线(球阀中心线至机组中心轴线距离,设计值为12300mm)与设计中心线的偏差不大于10mm,球阀的水平和垂直度,偏差不大于1mm,高程偏差不大于0.5mm,高程设计值为-52.05m;蜗壳延伸段进口法兰平面度0.5~1.0mm。

    4.1.2 基础安装

    依据球阀安装控制点测定球阀基础板和基础螺栓位置,制作钢支架挂线并用钢板定位,基础板放样以蜗壳实际中心线、蜗壳进口延伸段法兰实际高程及蜗壳进口延伸段与上游压力钢管实际中心线来控制球阀或球阀基础的高程、中心和水平。采取以上下游管中线投影放样,等高线测其距离,法兰水平和垂直度偏差不大于1mm。基础螺栓定位应保证检修时球阀向下游延伸节方向移动,基础螺栓与球阀底座螺栓孔间有足够距离。

    4.2 球阀安装

    4.2.1 球阀到货检查

    (1)球阀到货后,在现场安装间进行清扫、检查。应在厂家驻现场督导下进行,并满足GB8564—2003《水轮发电机组安装技术规范》要求。(2)在厂家驻现场督导下,利用地下厂房250t桥机与外请240t汽车吊对到货球阀进行翻身(额外工程量)。(3)着重检查工作密封和检修密封的止水的严密性。密封投入腔与退出腔密封试验压力均为2.74MPa,保压30min,密封盖行程及配合尺寸应符合设计要求,其实际行程一般不小于设计值的80%(设计值12mm),动作灵活,并做记录。(4)球阀密封试验。在最高静水头下作球阀的严密性试验,保持30min,其前后密封的漏水量不应超过设计允许值。具体安装流程如图1所示。

    图1 球阀安装流程

    4.2.2 球阀安装

    (1)球阀本体、上游延伸段及凑合节联接部件清洗、设备附件清点。(2)球阀支墩埋件浇筑二期混凝土后复测。测量蜗壳进口延伸段管中心、上游钢管中心,确定球阀实际安装中心;测量蜗壳进口延伸段法兰实际高程,结合上游钢管中心高程确定球阀实际安装高程,最终确定球阀实际安装的平面位置尺寸和高程,球阀沿水流方向的中心线,应根据蜗壳及钢管的实际中心确定,与设计位置的偏差一般不大于3mm;横向中心线(球阀中心线至机组中心轴线距离,设计值为12300mm)与设计中心线的偏差,一般不大于10mm球阀;基础板水平度在0.5mm以内。(3)球阀整体吊装、检查球阀中心至X轴及Y轴距离符合设计要求。调整球阀实际安装平面位置尺寸和高程满足设计要求,以20%扭矩拧紧基础螺栓。测量球阀两侧法兰垂直度在0.02~0.05mm以内。

    4.3 凑合节精测、配割及与球阀组装

    (1)精测球阀到蜗壳延伸段法兰管口距离,蜗壳延伸段法兰管口中心、腰线高程及法兰面垂直度,并做好记录。(2)精测球阀到上游压力钢管凑合节管口距离,根据上游凑合节及下游连接管法兰到球阀距离确定凑合节配割量,检查凑合节长度、周长及上游连接管的周长,周长偏差不大于10mm,精测上游连接管实际长度(测量点数不少于48点),按凑合节的外形尺寸及上游连接管的实际尺寸配割,并标出配割基准线(标记时应考虑焊接收缩量与下游伸缩节伸缩量)。(3)所有数据测量、记录完成后吊出球阀,进行凑合节配割。(4)修割焊缝对接坡口,在凑合节气刨切割时,初步刨出对接缝坡口,以方便后续的打磨和焊接施工。(5)对接缝打磨,对接缝坡口打磨型式如图2所示。(6)坡口表面如有裂纹、分层、夹杂等缺陷,须用气刨清除完全,并将因气刨切割作业所产生的渗碳层(约1mm)完全打磨掉,显露出金属光泽。(7)清除坡口及其母材两侧表面20mm范围内(以离坡口边缘的距离计)的氧化物、油污、熔渣及其他有害杂质,并打磨出金属光泽。(8)配割完成后用两个10t导链葫芦固定在安装位置。(9)吊入球阀与上游连接管联接,并用液压拉伸器拉伸(分两次拉伸,第一次拉伸值为设计拉伸值的20%,第二次为设计值,设计伸长值0.61mm),把紧基础螺栓(预压力为设计值的20%)。

    图2 凑合节坡口型式(单位:mm)

    4.4 凑合节焊接

    4.4.1 焊接准备

    (1)凑合节压缝。为保证对接缝后续焊接质量,对接缝控制间隙为2~3mm之间,局部允许5mm;对接口错边不大于2mm,局部错边允许4~5mm,但焊接时需要在焊接工程师的指导下作平顺过度,并打磨光滑。(2)凡参加凑合节焊接的专业焊工,均应经专门技术培训并取得合格证,方可上岗施焊。焊工应熟悉工艺要求,明确焊接工艺规范参数。(3)加热板、照明及焊接电源等布置到位,温控柜、焊机、气刨机等设备吊放就位。(4)调整压缝验收合格后,在合缝处布置加焊8块焊接加强板,以减小焊接变形,加强焊接板焊接时应先点焊,然后进行满焊。(5)完成以上焊接准备工作后,召集施焊焊工和监控技术人员进行详细的焊接技术交底,进一步明确焊接工位布置、焊接工艺要求、监控要点控制、焊接工序调整、焊缝质量要求和焊后消应、消氢处理的要求及控制要点。

    4.4.2 对接缝焊接

    (1)焊接前,再次将焊缝坡口及两侧各50mm范围内的铁锈及油污等清除干净。(2)焊接方式。手工电弧焊,焊机选用时代ZX7-400型逆变焊机。(3)焊前母材预热温度。预热温度均匀,预热温度为120℃左右。(4)焊条选用及焊接规范要求。按厂家焊接工艺规范和图纸焊接工艺要求执行,所用的焊条必须符合规范及设计要求,焊接打底用3.2cm的焊条施焊,焊接电流为80~120A,以便对焊接变形进行控制。填心用4.0cm的焊条施焊,焊接电流为110~150A。施工所需的所有焊条均须进行350~400℃焙烘(焙烘不得超过两次),保温1~2h,并用保温桶装带,随用随取。(5)定位焊缝应有一定的强度,厚度为10~15mm,定位焊缝的长度约100~200mm,点焊间距以不超过400mm。(6)根据凑合节周长对称布置4名焊工施焊,焊接采用多层、多道、对称、分段、退步焊,环焊缝焊接顺序如图3所示。全程焊接过程需进行定位焊、打底焊、填心焊两次、盖面焊、气刨清根、再次填心焊两次、再次盖面焊和探伤消缺等共10道工序。(7)凑合节焊接过程须连续进行,中断焊接前最小焊接厚度不得小于板厚的2/3,采用预热焊接时,若中断焊接,应采取保温措施。(8)焊接完成后应加热进行后热消氢处理,后热温度250℃左右,缓慢降温至100℃左右断电,断电后用石棉布保温。

    图3 凑合节焊接顺序

    4.5 伸缩节安装

    (1)上游凑合节焊接后把紧球阀基础螺栓。(2)在安装间拼装下游连接管及伸缩法兰,下游连接管与伸缩法兰装配间隙调整均匀,不应有卡阻现象,检查与不锈钢密封面间隙(1±0.5)mm。(3)调整下游连接管与伸缩法兰间隙到12~15mm(总间隙为30mm),拧紧固定螺杆,伸缩法兰与下游连接管整体吊装,就位后拆除固定螺杆,把下游连接管与球阀联接螺栓,并用液压拉伸器拉伸(共分两次拉伸,第一次拉伸值为设计拉伸值的20%,第二次拉伸值为设计值,设计伸长值为0.51mm)。(4)调整伸缩法兰合格后,把紧缩法兰与蜗壳延伸段法兰联接螺栓。(5)8.8级螺栓拉紧扭力矩如表3所列。

    表3 8.8级螺栓拉紧扭力矩

    4.6 接力器安装

    (1)接力器安装前应进行分解清扫,检查密封件有无损坏,组装后进行油压试验,并进行接力器动作试验,检查行程情况。(2)接力器吊装就位安装。为了正确确定接力器位置,把球阀调整至全关位置。基础板与接力器底座的安装,根据球阀在全关位置时拐臂连接销孔的实际空间位置确定,将接力器与底座、基础螺栓连接在一起,接力器活塞也置于全关位置,整体吊装就位,就地联接接力器、拉杆和拐臂。(3)通过多次调整,调平稳固基础板,调好接力器垂直度,接力器垂直度控制在1mm/m以内,符合规范要求后浇筑接力器基础二期混凝土。

    4.7 油压装置和漏油装置的安装

    4.7.1 油压装置及附属设备的安装

    (1)压油箱耐压试验,试验压力为1.5倍额定工作压力,保压10min,对其安全阀、逆止阀和截止阀等作煤油渗漏试验,保持5min应无渗漏。(2)油压装置、集油箱和漏油箱的安装,按图纸及规范要求找好中心、高程和水平。

    4.7.2 球阀操作系统及附属设备的安装

    操作系统包括油泵、电动机、操作机构、控制柜和电气化组件等。附属设备包括旁通阀、空气阀、钢管、蜗壳排水阀、管路系统及其锁定装置、开度指示灯等。(1)油压装置经吊物孔就位,调整中心高程,按照图纸对油泵及附件进行清扫、检查,检查和调整油泵电动机及油泵进行。(2)安装油泵过滤器、卸载阀、安全阀、逆止阀、截止阀等附件。(3)校验、安装压力表、压力开关、压力传感器、液位传感器、液位计、安全阀、补气阀等。

    4.7.3 管路及附件安装

    (1)安装钢管排水阀及其管路。清洗设备及管路附件,安装主阀与管路接口法兰,根据实测距离和设计图纸在安装现场切割下料,加工坡口。(2)根据图纸要求,对接管路,调整管路水平度及垂直度,点焊固定并分段编号。(3)安装主阀操作接力器,主阀在全关位置时,按照图纸尺寸实际调整接力器基础位置,合格后打紧基础螺栓,浇筑基础混凝土。

    5 球阀及其操作系统试验

    5.1 油压装置充油调整试验

    (1)系统全部管路装配好后利用滤油机向油箱注入化验合格的透平油,并核对液位开关的准确性,检查油压装置控制柜接线和回路的正确性,检查合格后方可通电调试。(2)启动油泵电动机检查电动机转向,无误后空载运行。(3)打开油箱至油泵的阀门和油泵至压力油罐的阀门,启动油泵向压力油罐内注油,并校核各液位开关的准确性。(4)向压力油罐内充入压缩空气使压力油罐升压,核对压力传感器和油压表。(5)调整安全阀至最小压力值,卸载阀在卸载位置,启动油泵空载运行1h,油泵、电动机应工作正常。

    5.2 无水调试

    在钢管无水的情况下,操作电磁阀开启、关闭球阀,调整球阀启闭时间。

    5.3 充水试验

    无水调试完成后,配合引水系统标承包人进行输水系统充水试验,充水时在1#和4#机组段的全厂公用供水总管取水,经高压水泵通过进水阀前的压力钢管排水管向输水道充水。进行密封的动作试验,检查密封情况。

    5.4 动水关闭试验

    在机组联合调试时进行动水关闭试验。(1)对调速系统、导水机构以及球阀进行全面的检查确保其动作灵活,导水机构以及球阀的空载或无水时的启闭时间符合要求。(2)对快速闸门进行全面检查,保证其在接到命令时能迅速下闸断水。(3)调整好全部试验仪器,在球阀全开状态,机组并网带试验所需负荷。(4)用调速器开度限制机构将导叶开度固定,手动操作球阀关闭,在0°、15°、35°、45°、60°、75°、90°转角时用电子表记录转角时间。(5)关闭导水机构,手动开启球阀,在活门可以动水开启角度时迅速打开导水机构至开度限制位置,球阀不停地完成动水开启试验。(6)整理试验资料,绘制各个特性曲线。

    6 结语

    通过对安徽响水涧抽水蓄能电站进水球阀安装技术的简单探讨,重点介绍了球阀安装过程中的定位和焊接技术,可供以后类似抽水蓄能电站进水球阀安装参考借鉴。

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