水轮发电机组座环安装是水电站机电安装工程的关键节点,直接影响电站的投入商业运营工期;座环是水轮机埋件部件中单间重量大、尺寸大、几何尺寸不规则的部件。实践证明,在大型水电站坝后式厂房机电设备安装施工中,采用履带式起重机对分瓣座环吊装的方式在技术上,经济上、工期上具有很高的操作性。
丰满水电站全面治理(重建)工程位于松花江干流,重建工程是按恢复电站原任务和功能,在原丰满大坝下游120 米处新建一座大坝,工程新建6 台机组,单机容量20 万千瓦,新建总装机120 万千瓦,并利用原丰满水电站三期工程2 台机组,工程总装机容量148 万千瓦。水轮机座环由哈尔滨电机厂有限责任公司设计制造,分4 瓣运输至工地。座环装配后总重171 吨,其中带舌板及蜗壳末端的一瓣重为57.7 吨。座环由上下环板、固定导叶、过渡板、上法兰板、座环底板及导流板等组成。
现场施工条件
丰满水电站厂房的机构特点,主厂房上游侧设置了副厂房,主要施工难点,一是座环最大单瓣质量57.7吨,安装现场没有相应起吊设备;二是座环装配总质量约171 吨,吊装就位后将很难旋转或平移。根据水电站主厂房实际施工进度及机电设备安装实际进度,当进行1 号至4 号机组座环安装时,主厂房桥机还未具备安装条件,现在布置的MQ1260门座式起重机作业半径及起重量无法满足座环吊装要求。经过分析计算,采用500 吨履带式起重机完成分瓣座环的吊装。
吊装参数计算
根据吊装现场要求选择起重机的工况形式,包括起重机额定起重量、最大幅值及最大起升高度等。履带吊运行区域高程192.9 米,座环安装高程87 米。
根据计算,座环第一瓣吊装载62698 千克; 吊装计算载荷为68967 千克座环第二瓣计算载荷41577 千克;座环第三瓣计算载荷44218 千克;座环第四瓣计算载荷45868 千克。
根据分瓣座环重心与履带吊运行中心线距离,核定履带吊主臂选型,座环第一瓣距履带吊平面距离为23.08米;座环第二瓣距履带吊平面距离为24.792 米,座环第三瓣距履带吊平面距离为30.371 米,座环第四瓣距履带吊平面距离为29.510 米。
根据座环吊装参数,选取履带式起重机标准主臂工况,主臂长度选取48 米。在要求的幅度下进行吊装时,额定起重量均满足吊装要求。
座环吊装操作
座环中心控制线,使用经纬仪在座环安装工作面EL181.3 混凝土面上放出机组中心线,座环分瓣合缝线,确保座环吊装时就位准确。
座环安装高程控制点,在座环安装工作面EL181.3 预埋一根钢管测量钢管尖部高程,该点作为控制座环导叶中心高程的基准点。
座环正式吊装前,在对应的履带吊工况下,先将分瓣座环吊离地面约300 毫米,做三次缓慢升降动作,检查履带式起重机的制动及各项性能,确保安全后才能继续进行下一步吊装。
座环分瓣吊装,座环吊入机坑内安装前,复查座环支墩上的垫板并清理干净,垫板水平度不超过1 毫米/米,并将斜楔布置于相应的座环混凝土支墩垫板上。
调整座环支墩楔子板高程比设计高程高5 毫米,并在相邻座环支墩之间布置一个钢支墩并放置千斤顶,顶部高程应比楔子板高程低10~20 毫米,作为座环吊装后的调整工具。
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缓慢下降座环离楔子板50 毫米时,再次停止下降并进行座环方位的精确定位;方位确定后,点动下落主钩,将座环平稳的降落至座环支墩楔子板上,并升起钢支墩千斤顶,使其处于受力状态,调整座环瓣体分瓣面基本垂直。分段卸载履带吊载荷,同时利用水准仪监测座环高程变化,确保座环牢靠后松钩。
根据出厂标记对座环各瓣进行编号,按顺序进行各瓣座环的吊装。将第一瓣座环吊至离楔子板高程300 毫米时停止下降,稳住座环,通过履带吊行走进行座环方位的精确定位,并用溜绳控制座环。
测量座环分瓣面的间隙、错牙,当调整到两瓣座环法兰面基本不错牙时,对称均匀拧紧螺栓;调整座环分瓣面基本垂直,并将相应的楔子板打紧。按前两瓣座环的吊装方法将依次将最后两瓣座环吊装就位,拧紧组合缝连接螺栓,并打紧楔子板。
分瓣座环吊装就位后,检查座环与座环支墩基础板上楔子板接触情况,调整楔子板的搭接量,保证座环支墩及千斤顶受力均匀。分瓣座环就位后需临时对其进行加固。采用3 根无缝钢管,一端与座环连接牢固,一端与预埋件焊接牢固。
座环吊装实践总结
500 吨履带式起重机采用模块化进行运输,到达现场时可以快速安装与拆卸,通过履带行走,无需安装行走轨道,接地面积大,作业半径大、起重量大,节约时间与资金投入。
座环吊装、安装完成后,下一道工序为蜗壳安装,蜗壳安装采用单节挂装然后整体焊接,各节蜗壳重心不一以及吊装距离大给蜗壳挂装工作带来了很大的难度;履带吊通过带载行走以及主臂幅度变化能够有效解决了这方面的问题。
丰满水电站共6 台水轮发电机组,各机组水轮机埋件安装工序依次衔接,施工期集中,利用500 吨履带吊穿插作业完成水轮机座环、蜗壳挂装、机坑里衬的吊装工作,提高利用率,有效节约成本。同时,实际工期3天,给座环安装剩余工序工期提供了较大的弹性空间。
安全注意事项。分瓣座环吊装时,明确吊装作业范围,设置安全警戒线及标志,并设专人看守,防止非作业人员进入吊装现场。吊装前应详细检查所有的吊装工具,起重与运输应由专人统一指挥。