向家壩水電站壓力鋼管伸縮節(jié)選型與安裝

1、向家壩水電玷壓力鋼管伸縮節(jié)連型與安裝王志勇，鄭滿軍，郭明星（長江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司向家壩工程監(jiān)理部，四川宜賓）摘要：向家壩水電站單臺機(jī)組裝機(jī)容量為，目前為世界上最大的水力發(fā)電機(jī)組。受向家壩工程地質(zhì)及建筑物結(jié)構(gòu)影響，設(shè)計上要求壓力鋼管伸縮節(jié)在水流方向及徑向方向應(yīng)能承受較大的位移。伸縮節(jié)采用不銹鋼波紋管加橡膠水封系統(tǒng)的套筒式雙向伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)形式，具有相對獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。就其在設(shè)計及施工方面的情況及特點(diǎn)進(jìn)行簡要介紹。關(guān)鍵詞：壓力鋼管；伸縮節(jié)；選型；安裝；向家壩水電站吣璐吣，（。舀（。，）西，唱【），“自，刪；。：；舀中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：（叭）一一向家壩水電站左岸壩后式廠房，共安裝有

2、臺力，特別是應(yīng)能適應(yīng)地質(zhì)變位、溫差變化和機(jī)組振機(jī)組（號號機(jī)組）單機(jī)最大引用流量動等特點(diǎn)，水封系統(tǒng)應(yīng)安全可靠。，水輪機(jī)二作最大水頭，最小水頭結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計參數(shù)選擇。引水建筑物南攔污柵段、進(jìn)水口閘門段及由業(yè)主組織建設(shè)各方對國內(nèi)有相關(guān)設(shè)計、制造、引水鋼管段組成，采崩單機(jī)單管方式供水。進(jìn)水口生產(chǎn)能力的單位提伸縮節(jié)形式方案進(jìn)行比選后底板高程，進(jìn)水口事故閘門后方變圓漸變選擇了復(fù)式結(jié)構(gòu)。即，由中間管所連接的兩個波紋段始端即為引水壓力管道起點(diǎn)。引水管道采用壩后管及端管等結(jié)構(gòu)件組成，能夠滿足向家壩水電站壓鋼襯鋼筋混凝土背管的布置形式鋼管內(nèi)直徑力鋼管伸縮節(jié)使用丁況特點(diǎn)（見圖）。其優(yōu)點(diǎn)為：，管內(nèi)最大流速為，引水鋼管

3、沿程長度為當(dāng)上、下游端口間現(xiàn)徑向位移時，中間管的兩端，引水壓力鋼管下平段安裝高程。類似于兩個鉸，可發(fā)生角變位，從而實(shí)現(xiàn)上、下游為解決廠、壩之間不均勻變形、地質(zhì)變位及壓力鋼端管之問的徑向平移變位。，加設(shè)內(nèi)波紋管水封的套管因安裝焊接應(yīng)力、水頭壓力和四季水流溫差產(chǎn)！筒式伸縮節(jié)形式目前在國內(nèi)外較為先進(jìn)。具有封水的順?biāo)飨蚝蛷较蛭灰蒲a(bǔ)償問題在號號機(jī)組效果好、一般不需要維護(hù)等特點(diǎn)，能大大提高發(fā)電引水管道末端、廠房上游邊墻處沒伸縮節(jié)？效益，伸縮節(jié)的選型收稿日期：一一向家壩左岸壩后廠房機(jī)組壓力鋼管伸縮節(jié)管徑作者簡介：下，厶勇（），男，湖南桃源人，：程師，從事大，岡而其必須具備承受高水頭壓力、高流速的能程監(jiān)理作

4、露薯；：一鼉：！皓角甌施工年月圖壓力鋼管伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)（單位：）通過分析控制性工況下各構(gòu)件、部件的應(yīng)力、應(yīng)變、穩(wěn)定性以及波紋管水封處的振動頻率、疲勞壽命和連接強(qiáng)度，計算伸縮節(jié)室兩端墻處鋼管斷面上的附加應(yīng)力和變形，以及伸縮節(jié)在運(yùn)行狀態(tài)下的振動分析和評定，最終確定了向家壩伸縮節(jié)設(shè)計結(jié)構(gòu)方案：套筒式雙向伸縮節(jié)，其內(nèi)徑為，整體長，總質(zhì)量；端管、中間管、外套管材料為，板厚；不銹鋼波紋管橡膠水封，內(nèi)水壓力，外水壓力時，其可作為第二道密封結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)上，橡膠填料布置在填料套管與中間管節(jié)之間，利用壓圈壓緊。在橡膠填料和中間鋼管之間設(shè)有一道壁厚的不銹鋼套管以防止橡膠和本體鋼管表面發(fā)生粘連而破壞防腐層。用于密封的填料

5、采用組合橡膠結(jié)構(gòu)（普通橡膠遇水膨脹橡膠普通橡膠）。模擬實(shí)驗(yàn)證明橡膠填料結(jié)構(gòu)對中間管節(jié)還起到了很好的阻尼減振作用。其他結(jié)構(gòu)為防止因上、下游填料阻尼不一致導(dǎo)致單側(cè)波紋管位移過大，沿伸縮節(jié)圓周共設(shè)置了上、下游各組雙向限位裝置限位推桿頭調(diào)節(jié)采用雙螺母。為便于對漏水情況進(jìn)行檢測，在伸縮節(jié)上、下游波紋管段外套管的底部各開設(shè)了一個帶可拆式堵頭的信號孔。管內(nèi)最大流速為耐，最大流量為：軸向最大相對位移，徑向最大相對位移最大位移循環(huán)次數(shù)次：壓力脈動頻率蝸殼振動頻率；水溫變幅，月均最低（高）氣溫（波紋管結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計條件和疲勞形式試驗(yàn)確定波紋管參數(shù)如下：波高，波距，波根外徑為）。直邊段長，單層壁厚，伸縮節(jié)安裝技術(shù)措施

6、伸縮節(jié)由上海永鑫波紋管有限公司設(shè)計，并與中國水利水電第八工程局有限公司聯(lián)合制造。受現(xiàn)場吊裝噸位不大于的限制，伸縮節(jié)制作分成上游段和下游段，長度各為施工工藝流程層、波，不銹鋼材質(zhì)。大型復(fù)式波紋管伸縮節(jié)采用這種波紋管，其強(qiáng)度、伸縮量和柱穩(wěn)定性可得到更好組合，并可提高波紋管的自振頻率，對波紋管本身是一種保護(hù)。導(dǎo)流筒對波紋管的保護(hù)作用：機(jī)組運(yùn)行時為減少高速水流對波紋管段的影響，在上、下游波紋管段的鋼管內(nèi)側(cè)各設(shè)置了一道加厚的導(dǎo)流板。導(dǎo)流板采用上游端焊接、下游端懸臂的永久性結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是連接可靠，并解決了可拆分式導(dǎo)流板需要經(jīng)常檢修的煩惱。在每個導(dǎo)流板的環(huán)焊縫上，沿網(wǎng)周共設(shè)置了塊阻裂板。橡膠填料水封結(jié)構(gòu)橡膠

7、填料水封的作用：當(dāng)波紋管水封發(fā)生泄漏?，F(xiàn)場安裝由中國水利水電第四工程局有限公司安裝。伸縮節(jié)下、上游段吊裝一下游段與管節(jié)壓縫、焊接一下游段預(yù)壓縮量釋放一上、下游段管口壓縫、焊接一上游段預(yù)壓縮量釋放、與管節(jié)壓縫、焊接一焊縫無損檢測一橡膠組件安裝一調(diào)整螺桿間隙調(diào)整一附件安裝一防腐涂裝。安裝技術(shù)措施及質(zhì)量控制要點(diǎn)（）、管節(jié)的安裝質(zhì)量控制。為滿足伸盥（州÷二：二二：二：二：二：三：?。禾m：二：蘭三薯疊萄譬蓄疊冒目疊縮節(jié)“整節(jié)湊合”的安裝需要，在安裝壓力鋼管時對上下接口、管節(jié)安裝質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格控制。其中，管口方位和高程偏差控制在±，管口圓度控制在以內(nèi)，為伸縮節(jié)預(yù)留的間距偏差控制在，以保

8、證管口對接間隙及錯邊量滿足規(guī)范要求。（）伸縮節(jié)預(yù)壓縮量釋放與壓縫的控制措施。伸縮節(jié)管節(jié)出廠前預(yù)壓縮量為左右，預(yù)壓縮量主要為伸縮節(jié)吊裝和調(diào)整安裝間隙提供空間。這個預(yù)壓縮量不能隨意釋放，否則可能會發(fā)生環(huán)縫咬邊無法正常壓縫、波紋管不均勻扭曲、急彎或焊縫裂開等意想不到的后果。因此伸縮節(jié)安裝中把預(yù)壓縮量釋放作為關(guān)鍵工序，采取了預(yù)壓縮量分階段均勻釋放措施：下游段與管節(jié)壓縫、焊接完即進(jìn)行下游段預(yù)壓縮量釋放。預(yù)壓縮量釋放前測量下口與下游段上口之間的距離，沿鋼管圓周設(shè)置釋放基準(zhǔn)點(diǎn)，并在管外螺桿上做好監(jiān)測標(biāo)記，預(yù)壓縮量釋放應(yīng)分步驟均勻進(jìn)行，每步釋放最終預(yù)壓縮釋放量以下游段至下口之間的距離保持在范圍確定。預(yù)壓縮量釋

9、放時先拆除內(nèi)壁角鋼，然后通過逐步松開調(diào)整螺母來實(shí)現(xiàn)。必要時可沿圓周布置倒鏈或千斤頂輔助釋放。管節(jié)的釋放量應(yīng)控制在左右，預(yù)留作為焊接收縮量。（參上游段上、下口兩條環(huán)縫同時壓縫。中間縫為一般壓縫，局部間隙大于，以堆焊解決。與管節(jié)下口對接縫為“合攏縫”，該條縫在第一次調(diào)整壓縫時控制在間隙，與上游段伸縮節(jié)預(yù)壓縮量相當(dāng)；合攏縫在第一次壓縫時采用壓碼楔鐵固定，壓碼一端與管壁焊接，另一端與上游段接觸處采用楔鐵固定具體數(shù)量以能滿足壓縫強(qiáng)度確定。這樣在中間縫焊接時“合攏縫”的間隙處于自由伸縮狀態(tài)，一定程度上有效減少了焊接應(yīng)力和變形。中間縫焊完后按程序進(jìn)行上游段預(yù)壓縮量釋放。管節(jié)的釋放量按“合攏縫”的實(shí)際間隙而定

10、，般控制在但不超過出廠預(yù)壓縮量范圍；對于預(yù)壓縮量釋放后間隙大于處，不可再強(qiáng)行釋放，應(yīng)進(jìn)行局部堆焊處理。（）伸縮節(jié)“合攏縫”焊接質(zhì)量及變形控制措施。合攏縫焊接應(yīng)盡可能減小焊接應(yīng)力，采用多層多道小能量焊接，除打底焊外，每層焊縫焊接完成后立即用風(fēng)鏟進(jìn)行消應(yīng)處理，風(fēng)鏟釬頭可選用尺的球狀圓頭，工作壓力在左右。為減小焊接填充部分的金屬受拘束應(yīng)力，合攏縫背縫焊接時，采用分段清根、分段焊接的方法。開焊后應(yīng)連續(xù)不間斷一次焊完。（）橡膠組件安裝的質(zhì)量控制。橡膠填料水封是波紋管水封發(fā)生泄漏時第二道屏障，安裝質(zhì)量重點(diǎn)控制：橡膠組件安裝前對管壁進(jìn)行清理，確保無雜物、無水跡。橡膠接頭采用斜口對接，相鄰接頭應(yīng)錯開以上，接合

11、面應(yīng)銼毛后粘接。遇水膨脹橡膠，安裝時不能帶水作業(yè)應(yīng)保持伸縮節(jié)室干燥。橡膠組件安裝時壓圈螺栓采取對稱緊固，擰緊分為初擰、終擰。壓圈螺栓螺母的扳手樂緊力矩參考值預(yù)緊壓力約為倍工作壓力。力矩參考值是指雙螺母松開時，扳手?jǐn)Q動單螺母壓緊橡膠填料時的力矩值。由于在壓緊橡膠操作時，壓圈上的螺栓組之間會產(chǎn)生相互影響，故壓緊的操作可能要循環(huán)進(jìn)行好幾次。壓緊操作完成后應(yīng)將雙螺母鎖緊以防松。（）調(diào)整螺母的間隙控制。伸縮節(jié)上、下游段沿圓周共設(shè)置了組雙向限位裝置，限位推桿頭采用調(diào)整雙螺母。所有調(diào)整螺桿上的螺母進(jìn)行一次調(diào)整，調(diào)整完成后應(yīng)將所有的雙螺母相互鎖緊。安裝質(zhì)量檢測結(jié)果經(jīng)過施工單位的精心施工和監(jiān)理的有效控制向家壩水

12、電站套壓力鋼管伸縮節(jié)安裝幾何尺寸、焊縫檢測結(jié)果均滿足規(guī)范要求。其中，伸縮節(jié)鋼管焊縫進(jìn)行無損檢測，超聲波檢測比例，一次合格率：形接頭進(jìn)行了檢測，一次合格率，磁粉探傷未發(fā)現(xiàn)表面缺陷。安裝過程受控，質(zhì)量滿足規(guī)范和設(shè)計要求。結(jié)語向家壩水電站號機(jī)組于年月日發(fā)電運(yùn)行以來壓力鋼管伸縮節(jié)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，波紋管無任何泄漏保證了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。運(yùn)行結(jié)果表明：通過計算分析和試驗(yàn)，選定的向家壩工程壓力鋼管伸縮節(jié)型號和參數(shù)滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、變形疲勞壽命及密封等方面要求，可供今后特大型水電站巨型壓力鋼管伸縮節(jié)的設(shè)計、施工參考。參考文獻(xiàn)：上海永鑫波紋管有限公司金沙江向家壩水電站左岸壩后廠房引水壓力鋼管伸縮節(jié)設(shè)計報告上海：上海永鑫波紋管有限公司汪魯明二三峽左岸電站號號機(jī)引水壓力管道伸縮節(jié)的選型和設(shè)計武漢：長江水利委員會設(shè)計院，（責(zé)任編輯陳萍）盯腑，圈 向家壩水電站壓力鋼管伸縮節(jié)選型與安裝作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期：王志勇， 鄭滿軍， 郭明星， W