淺析抽水蓄能電站進(jìn)水球閥翻身施工工藝

【摘要】抽水蓄能電站進(jìn)水球閥是電站設(shè)備安裝中單件重量較大之一，受運(yùn)輸條件及地下廠房開(kāi)挖量的影響，進(jìn)水球閥閥體一般采用垂直運(yùn)輸，在主廠房安裝間翻身，然后就位組裝附件。本文主要以浙江仙居抽水蓄能電站1#機(jī)組球閥翻身為例，通過(guò)對(duì)單重大、形狀異形的球閥利用雙梁?jiǎn)涡≤?chē)雙鉤這種橋機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)翻身實(shí)施過(guò)程的分析，為今后大中型抽水蓄能電站球閥現(xiàn)場(chǎng)翻身提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】 進(jìn)水球閥；翻身；工藝

一、 概況

浙江仙居抽水蓄能電站位于浙江省仙居縣湫山鄉(xiāng)境內(nèi)，為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，樞紐工程主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開(kāi)關(guān)站及下水庫(kù)等建筑物組成。浙江仙居抽水蓄能電站地下廠房設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)375MW混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為1500MW。電站建成后，以500kV電壓等級(jí)接入浙江電網(wǎng)，在電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等任務(wù)。

電站地下廠房洞群包括主副廠房洞、主變洞、母線洞、尾閘洞、500kV出線洞等。輸水系統(tǒng)采用一洞兩機(jī)的布置方式，在機(jī)組進(jìn)水側(cè)每臺(tái)機(jī)單獨(dú)設(shè)置1套進(jìn)水球閥及操作系統(tǒng)，球閥位于主廠房洞蝸殼層。球閥進(jìn)水側(cè)通過(guò)連接管及湊合節(jié)與壓力鋼管相接，出水側(cè)通過(guò)伸縮節(jié)與蝸殼相接。進(jìn)水球閥采用臥軸雙面密封，在出水端設(shè)有一道工作密封和進(jìn)水端設(shè)一道檢修密封，由水壓進(jìn)行操作。球閥閥體為整體結(jié)構(gòu)，采用雙缸雙向液壓接力器進(jìn)行開(kāi)啟、關(guān)閉。球閥的操作系統(tǒng)由一臺(tái)油壓裝置、兩只壓力油罐和接力器，以及管路系統(tǒng)等組成。進(jìn)水球閥及附屬設(shè)備由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

二、 設(shè)備技術(shù)性能參數(shù)和外形尺寸

1球閥參數(shù)

2橋機(jī)參數(shù)

電站在主廠房設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)QS300/50/10t-23.5m橋式起重機(jī)，結(jié)構(gòu)為雙梁?jiǎn)涡≤?chē)雙鉤，主鉤起吊重量為300T，副鉤起吊重量為50T。設(shè)備由太原重型機(jī)械（集團(tuán)）有限公司生產(chǎn)，主梁高度為2902mm。小車(chē)軌道的折算高程為139.37m，廠房安裝間的地面高程為123.00m，拱頂高層為148.00m，安裝間地面距主鉤的最高起升限值的距離為9m，副鉤的最高起升限值的距離為10m。

三、 球閥現(xiàn)場(chǎng)翻身工藝

1球閥現(xiàn)場(chǎng)卸車(chē)

球閥的生產(chǎn)廠家是哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，該制造商地處東三省，受地理環(huán)境和供貨條件的限制，全程采用了公路運(yùn)輸，整體到貨球閥垂直放置，在主廠房安裝間用單臺(tái)300t橋機(jī)卸車(chē)。球閥本體重165t，卸車(chē)吊點(diǎn)所需吊耳廠家已經(jīng)焊接完成，現(xiàn)場(chǎng)選用2根廠家到貨的Φ80×12m鋼絲繩對(duì)折4吊點(diǎn)進(jìn)行卸車(chē)，卸扣選用4個(gè)55t卡環(huán)。卸車(chē)布置如圖1：

2安裝間翻身

卸車(chē)后的球閥為垂直放置，法蘭上下平行，需要在安裝間將球閥從垂直狀態(tài)翻至水平狀態(tài)，清掃完成后進(jìn)行密封水壓試驗(yàn)，合格后吊裝就位。

準(zhǔn)備工作：安裝間在上游側(cè)已規(guī)劃布置了兩臺(tái)定子組裝和一臺(tái)轉(zhuǎn)子組裝封閉工裝間，占據(jù)了安裝間場(chǎng)地的一半?，F(xiàn)場(chǎng)翻身場(chǎng)地選擇在安裝間下游側(cè)（即發(fā)電機(jī)主軸組裝工位上），按照8m×6m（長(zhǎng)×寬）進(jìn)行清理準(zhǔn)備，并備用枕木、鋼墊板、螺旋千斤頂?shù)确胖迷诎惭b間。球閥翻身前，用鋼絲繩及2T鏈條葫蘆對(duì)球閥活門(mén)轉(zhuǎn)臂進(jìn)行固定，防止活門(mén)翻身過(guò)程翻轉(zhuǎn)，造成設(shè)備和人員傷害。

批準(zhǔn)的翻身施工方案：球閥現(xiàn)場(chǎng)翻身選用單臺(tái)橋機(jī)的300t主鉤和50t副鉤配合進(jìn)行，用2根Φ67×6m鋼絲繩配4個(gè)55t卸扣掛裝在主鉤上（見(jiàn)下圖），依靠球閥自重滑動(dòng)鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)球閥，完成球閥翻身；在副鉤上掛裝2根Φ67×6m鋼絲繩配2個(gè)55t卸扣，翻身過(guò)程中副鉤鋼絲繩不受力，只起輔助安全防護(hù)作用，防止球閥在翻身過(guò)程中傾倒。翻身過(guò)程中在地面上鋪設(shè)枕木（如下圖所示），球閥不離開(kāi)地面枕木。

翻身流程如下：

①按圖示掛好鋼絲繩，緩慢起升主鉤，向下游移動(dòng)橋機(jī)小車(chē)，同時(shí)副鉤下落以使副鉤不受力，球閥不離地面枕木；

②在主鉤起升過(guò)程中，不斷調(diào)整副鉤，在球閥翻轉(zhuǎn)至重心接近主鉤吊點(diǎn)中心線時(shí)，副鉤受力進(jìn)行輔助，防止球閥瞬間傾覆；

③球閥重心與主鉤中心線重合后，松開(kāi)副鉤，球閥翻身完成；在副鉤完全松開(kāi)后，起吊主鉤使球閥離開(kāi)地面約500mm后，旋轉(zhuǎn)球閥180度，使球閥的方位與球閥就位安裝時(shí)一致；

④閥轉(zhuǎn)正后，拆除下部墊支的翻身用的枕木，重新在球閥四個(gè)基礎(chǔ)部位墊放枕木，緩慢下放主鉤，使球閥落至枕木上。

3設(shè)備吊具的選取及校核

按廠家提供的球閥翻身起吊圖，現(xiàn)場(chǎng)采用球閥上設(shè)置的4個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行吊裝，并對(duì)4個(gè)吊點(diǎn)核算，受力41.25t，廠家提供的球閥專(zhuān)用吊索為Φ80×12m的高強(qiáng)度無(wú)接頭索具受廠房起吊高度限制過(guò)長(zhǎng)，不滿足球閥翻身要求，更換成廠家到貨的Φ67×6m的高強(qiáng)度無(wú)接頭索具進(jìn)行吊裝。

3.1翻身吊點(diǎn)的選取

吊裝選取設(shè)備上自帶用于球閥吊裝A、B、C、D四個(gè)吊耳作為吊點(diǎn)（見(jiàn)下圖），采用兩根F67-6m的高強(qiáng)度無(wú)接頭索具和4個(gè)55t卸扣，A、B、C、D四個(gè)吊點(diǎn)鋼絲繩與垂直面的夾角為23°。

3.2 選用的鋼絲繩校核

現(xiàn)場(chǎng)選用廠家到貨的2根F67-6m的高強(qiáng)度無(wú)接頭索具，單股鋼絲繩承受荷載為：

Gp=W/cosa/8

=165/cos23。/8

=22.4061t

式中 Gp—單根鋼絲繩承受荷載；

W—設(shè)備重量；

a—鋼絲繩與垂直面夾角，計(jì)算得23°。

Ф67鋼絲繩為6×37SW+1WR，抗拉強(qiáng)度為1770MPa系列鋼絲繩。

鋼絲繩的破斷拉力為：

F。=k'×D2×R。/1000

=0.356×672×1770/1000

=2828.60868kN

F。-鋼絲繩最小破斷拉力，kN

D-鋼絲繩直徑，mm

k'-鋼絲繩最小破斷拉力系數(shù)，0.356（GBT 8198-2006，表2 ，6×37鋼芯鋼絲繩）

R。-鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度，MPa

吊裝荷載=22.4061t×9.8=219.579kN

起吊位置載荷為2Gp=2×219.579=439.158kN

鋼絲繩的安全系數(shù)為：

k= F。/2Gp=2828.60868/439.158

=6.441

故選用6×37SW+1WR-F67-6m的高強(qiáng)度無(wú)接頭索具能滿足吊裝要求。

四、 出現(xiàn)的問(wèn)題和原因分析

4.1翻身過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題。翻身選用的高強(qiáng)度無(wú)接頭鋼絲繩實(shí)施時(shí)不能自由滑動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)采用分段停止，輔以工字鋼、枕木、楔子板以及50T螺旋千斤頂，將球閥支墊牢固，通過(guò)反復(fù)松開(kāi)主鉤，移動(dòng)小車(chē)來(lái)拖動(dòng)鋼絲繩滑動(dòng)，為防止球閥傾倒主鉤無(wú)法完全松開(kāi)，只能在主鉤有荷重情況下讓鋼絲繩在主鉤上剛性滑動(dòng)。

靠近副鉤側(cè)的兩根主繩及卡環(huán)在翻身前用硬木與球閥上的M95的螺栓上隔斷進(jìn)行保護(hù)，翻身過(guò)程中硬木受力壓裂，使鋼絲繩和卡環(huán)與球閥上的M95的螺栓發(fā)生卡阻。為防止鋼絲繩在受力時(shí)螺栓絲扣損壞，翻身過(guò)程中只能暫停，添加硬木將螺栓間塞緊，用車(chē)輪內(nèi)胎橡膠皮將螺栓絲扣重新進(jìn)行保護(hù)，然后把截成0.5米的Φ89*6mm的短鋼管用鐵絲捆在螺栓上，將吊裝卡環(huán)及鋼絲繩放在鋼管外側(cè)。

鋼絲繩在翻身完成后，檢查吊索具，接觸主鉤滑動(dòng)的一段主繩已經(jīng)變形，鋼絲繩上有一股繩上兩根細(xì)鋼絲磨損嚴(yán)重?cái)嗔选?/p>

4.2出現(xiàn)問(wèn)題的原因分析

1）橋機(jī)主鉤的結(jié)構(gòu)采用的梯形斷面，并且上端面增加了防滑披肩。與傳統(tǒng)的主鉤橢圓形斷面不同，摩擦系數(shù)較大，不利于鋼絲繩滑動(dòng)。

2）橋機(jī)采用單小車(chē)雙鉤，主副鉤夾角較小，球閥本體上部的把合螺栓露出部分太長(zhǎng)，起吊后鋼絲繩易卡在未進(jìn)行防護(hù)的兩個(gè)螺栓間。

3）起吊使用的是制造廠家提供的較軟的圈繩（6×37SW+1WR-F67-6m），受力后鋼絲繩發(fā)生變形，摩擦阻力大，不利于進(jìn)行自由滑動(dòng)。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在主鉤上增加鋼墊使主鉤上部斷面由梯形變成橢圓形，選用較硬的鋼絲繩，比如選用6×19SW+1WR-F67-6m的鋼絲繩，使鋼絲繩在鉤上能自由的滑動(dòng)，并且在球閥本體與密封面的把合螺栓（也就是主鉤鋼絲繩翻身起吊后相干擾的螺栓）上加鋼保護(hù)套，在螺栓保護(hù)套外部用圓鋼支墊，仍可以直接利用主廠房橋機(jī)進(jìn)行翻身。仙居電站2#-4#機(jī)組球閥采用一臺(tái)240T汽車(chē)吊在安裝間配合單臺(tái)橋機(jī)進(jìn)行翻身，該方法操作簡(jiǎn)單但不經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]房義萍，等.GB/T 20118-2006.一般用途鋼絲繩.北京.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2006

[2]蘇冬、徐麗華等 GB T 14405-2011 通用橋式起重機(jī) 北京.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.2011

作者簡(jiǎn)介：彭劍，1972年10月，男，中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，工程師，現(xiàn)從事浙江仙居抽水蓄能電站機(jī)電設(shè)備安裝項(xiàng)目管理工作。