淺談混凝土拌和制冷系統安裝工藝—以錦屏一級水電站為例

徐黎

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川成都　610081)

淺談混凝土拌和制冷系統安裝工藝—以錦屏一級水電站為例

徐黎

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川成都610081)

錦屏一級水電站混凝土澆筑量達800萬m3,主要由左右岸高低線混凝土拌和系統供應,兩個系統均采取“風冷粗骨料 (兩次風冷)、加冰及低溫水拌和”的預冷設計方案,預冷混凝土生產能力分別達480m3/h、135m3/h,出機口溫度為7℃、10℃。本文主要以錦屏一級水電站混凝土拌和制冷系統安裝工藝為例進行分析與總結,以資在其它水電工程中借鑒應用。

錦屏一級水電站制冷系統安裝工藝應用

1　概述

錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規劃梯級開發的龍頭水庫，距河口358km，距西昌市直線距離約75km。錦屏一級水電站樞紐建筑物主要由混凝土雙曲拱壩、水墊塘和二道壩、右岸無壓泄洪洞、右岸進水口、引水系統、右岸地下廠房及開關站等組成。其中混凝土雙曲拱壩壩高305米，為世界第一高拱壩，其混凝土澆筑量達800萬m3，主要由左岸低線和右岸高線混凝土系統供應，均采取“風冷粗骨料 (兩次風冷)、加冰及低溫水拌和”的預冷設計方案。

右岸高線混凝土生產系統位于大壩右岸壩肩1885m高程附近，主要供應大壩混凝土、墊座混凝土以及導流底孔封堵混凝土，承擔混凝土供應總量約576萬m3。右岸高線混凝土生產系統主要由二座拌和樓2×7.0m3強制式攪拌樓組成，配置骨料二次篩分和預冷設施，制冷系統容量為1100萬kcal/h。混凝土預冷系統需滿足預冷混凝土澆筑高峰期月平均強度約16萬m3的供應，預冷混凝土設計生產能力480m3/h，混凝土出機口溫度為7℃及10℃，要求系統7℃混凝土生產能力為480m3/h，混凝土拌制后，卸入9.6m3運輸車運至纜機給料平臺。

圖1　工藝原理流程圖

左岸低線混凝土系統位于右岸棉紗溝棄渣場1703m～1780m平臺，主要供應水墊塘、二道壩等部位混凝土，承擔混凝土供應總量約125萬m3。左岸低線混凝土生產系統主要由一座拌和樓4×3m3自落式攪拌樓組成，配置骨料沖洗脫水和預冷設施，制冷系統容量為375萬kcal/h。混凝土預冷系統需滿足預冷混凝土澆筑高峰期月平均強度約4.5萬m3的供應，預冷混凝土設計生產能力135m3/h，混凝土出機口溫度為10℃。

表1　典型制冷系統主要設備配

表2　系統管路一般坡度方向

圖2

2　制冷系統工藝原理簡介

按照設計規劃，將各個車間的螺桿式制冷壓縮機組、冷凝器、低循貯液罐、高循貯液罐、氨泵、高效空氣冷卻器、離心式風機、配風裝置以及相應的風道、冷卻塔、閥門，氨、水管路等設備、管路正確安裝到位，并調試運行正常提供冷源以滿足拌和系統混凝土制冷需要，其工藝原理流程圖如下圖1:

典型制冷系統的主要設備配置見表1:

3　制冷系統安裝施工工藝

3.1主要施工工藝流程

系統安裝施工工藝流程主要有:基礎土建施工→鋼結構制作安裝→制冷主機安裝→制冷輔機安裝→管道、閥門、儀表安裝→系統試驗→系統保溫→系統充氨→試運行。

3.2主要安裝原則

系統安裝施工主要安裝原則是:先下后外，由內而外，與制冷系統結構安裝交叉進行，緊密配合。即先安裝一層結構及設備，再安裝二樓結構及設備，依次往上類推;設備安裝先安裝內部設備，再裝外部設備，先裝主設備，后裝輔助設備，再裝氨管路、水管路及其它附件。

3.3主要安裝工藝

3.3.1土建基礎施工

土建基礎施工放線嚴格按圖紙進行，開挖邊坡坡度應保證為安全開挖坡度，基礎的夯實容重應嚴格按圖紙要求進行，基礎土建施工嚴格按照設計圖紙進行。

3.3.2鋼結構的制作安裝

根據系統工藝流程、設計圖紙和合同要求編制加工工藝，并由現場技術主管按照工藝要求安排鋼結構制作安裝，并與設備安裝交叉進行，每道工序結束后，經檢驗合格后方能進入下道工序。鋼結構制作安裝工藝流程如下圖2:

3.3.3制冷主機安裝

(1)螺桿氨制冷壓縮機必須按設計基礎圖核實對實物的螺栓孔位置和螺栓長度，然后再進行基礎混凝土施工。

(2)氨壓縮機就位前應將預留螺栓孔清洗干凈，孔內不得存留灰土、木屑等贓物。

(3)氨壓縮機安裝時，應對基礎進行找平，其縱橫向安裝水平偏差不超過1/1000;固定地腳后，用250#細石混凝土回填并搗實;地腳螺栓孔澆筑混凝土后混凝土強度達到規定強度的75%時，約7～10天后再擰緊螺栓，并復查機組精度是否符合要求，再用水泥砂漿填實機器底板與基礎之間的空隙并抹光基礎。

(4)氨壓縮機接管前，應先清洗吸、排氣管和閥門;管道應作必要的支承，連接時盡可能自由連接，不可強制，注意不要使機組變形，從而影響電機和螺桿式氨制壓縮機的對中。

(5)氨壓縮機安裝后必須重新校正電機與壓縮機，盡可能使電機與主機軸線同心，其同軸度應符合設備技術文件的規定。

(6)氨壓縮機安裝完成后以后應進行氣密性試驗和真空試驗，氨壓縮機組的氣密性試驗應用干燥壓縮空氣1.176MPa(12Kgf/cm2)定壓24小時，不能泄漏，具體檢查方法按《制冷設備、空氣分離設備安裝工程施工及驗收規范》(GB50274-98)進行;放氣時借助機內壓力排污，將機組最下端排污閥打開排污;真空試驗用真空泵將氨壓縮機內的剩余壓力抽至5.332Pa(40mmHg)保持24小時，其壓力上升不超過0.66KPa(5mm Hg)。

(7)氨壓縮機安裝過程中，安裝人員要切實做好安裝記錄，以便系統調試及投產運行時供操作人員參考。

3.3.4制冷輔助設備的安裝

(1)氨制冷輔助設備主要指氨冷凝器、氨貯液器、低壓循環貯液器、集油器、氨泵、空氣分離器、制冷風的空氣冷卻器、制冷水的立式蒸發器、片冰機等壓力容器;

(2)輔助設備安裝前必須檢查制造廠家的試壓合格證。無合格證書或運輸損壞而補強處理以及利用舊有設備，均必須進行牢固性和氣密性試驗，試壓條件按《氨壓力容器技術條件》(TH 24-61)規定進行，試驗數據記錄并存檔;

(3)輔助設備在安裝前應進行單體排污、干燥，以0.588MPa (6kg/cm2表壓力)壓縮空氣反復吹污，一般不應少于三次，直到無污物排出為止;

(4)安裝設備的基礎必須平正，所有輔助設備基礎和預埋螺栓或支架螺栓孔施工時應與土建施工配合，必須按實物調整螺栓孔，預埋螺栓位置;

(5)輔助設備安裝位置、方向應與設計的安裝位置和方向相符，各管口必須暢通;

(6)放油口在設備一端的臥式氨冷凝器安裝時，應使設備向出口的一端呈1/1000的傾斜度;

(7)氨泵在安裝前須檢查在運輸中是否受到損壞，若有損壞(如泵與電機的水平度失準，電機受潮，泵內進污物)須進行修復后方能進行安裝使用;

(8)氨泵安裝前應用煤油清洗干凈，并0.588MPa(6Kg/cm2)表壓壓縮空氣作氣密性試驗，檢查氨泵的泵圈及軸封有無滲漏現象，以壓力恒定持續15分鐘無滲漏為合格;

(9)氨泵的轉向與流向應注意不能倒轉或接錯，氨泵的進出液應嚴格保持水平，誤差每米不能大于0.5mm;

(10)空氣冷卻器、立式蒸發器等設備安裝前，應檢查工廠試驗合格證書并以0.588MPa(6Kg/cm2)表壓壓縮空氣進行單體吹污;

(11)空氣冷卻器安裝必須平直，基礎縱橫向水平大1/1000;與空氣冷卻器配套的通風機械(離心風機、軸流風機)安裝，執行壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規范(GB50275-98)規定;

(12)輔助設備安裝定位后，必須與設計詳圖進行復核，核對氨制冷管道接口方向位置，若實物尺寸與設計圖不一致，必須及時提出，以便會同有關各方現場研商解決。

3.3.5管道、閥門、儀表安裝

(1)氨管應采用無縫鋼管，其質量應符合現行國家標準《流體輸送用無縫鋼管》GB8163的要求，不能使用銅管或其它有色金屬管、內壁不得鍍鋅。

(2)管道在安裝前必須徹底清銹和除污。管子外壁可用鋼絲刷逐根擦銹，管子內壁可用鋼絲刷拉銹;拉銹后，除盡管內銹渣、砂粒、泥土等雜物，再用油布等抹油;管子外壁擦凈后，應刷防銹漆，封堵管口兩端，以防再進污物。

(3)凡設備、閥門上帶有法蘭者一律用法蘭連接，D25mm以上管子與閥門、設備連接，或因安裝和檢修需要的部位也用法蘭連接。法蘭盤應采用A 3號鎮靜碳素鋼制成，并帶有凹凸面，接觸面應平整無痕，在凹凸面內放l—3mm厚的中壓石棉橡膠板墊圈作密封材料。墊圈不得有厚薄不勻或缺口，兩面涂石墨黃油調料或黃油。必要時，可用鋁板代替石棉橡膠圈以保證密封效果。

(4)D25mm以下的管子與設備、閥門連接時，可用絲扣連接，但需用壁厚較大的管子，以防因套絲而降低管子強度，也可加焊一段厚壁管，套絲后再與閥門或設備連接。

(5) 氨系統管道一般用氣焊接連接，管壁厚度達 3mm時可用電焊。焊接工作應在0℃以上溫度下進行，如溫度低于0℃，焊接前應先清除管道上的水汽和冰霜，必要時須預先加熱管子。焊條成份應與管材相適應。焊接時，管子之間應留有一定縫隙，以使鐵水滲入，加強焊接強度。

(6)管路的坡度由制冷工藝設計圖紙中標出，氨系統管路應盡量避免突然向上、向下的連續彎曲，以減少管路的阻力，避免形成氣囊或液囊;圖紙中沒有標明的，在施工時，可參考表2:

(7)管道的穿墻:有震動的管道穿過磚墻時，應在穿墻處加設套管，或留20－30mm的空隙，穿墻兩端應加固牢靠，以防震壞磚墻。無振動管道穿墻時，允許用水泥砂漿埋固。管道穿過隔熱層時，應按有關隔熱層做法處理;

(8)管道的支架:管道沿墻布置時，可用固定在墻上的支架承托。管道和支架間用U型螺栓和墊木固定，非隔熱管道可不用墊木，而將管道直接固定在支架上。非沿墻布置的管道可用固定在樓板或梁上的吊架承托，吊架的吊點應在土建施工時按圖紙預埋。管道和吊架間一般用U型螺栓和墊木固定;管道支架或吊架的布置距離，由設計圖紙決定。施工時，若圖紙中沒有標明時，可參考有關規范規定執行;

(9)管道的伸縮彎頭:管路安裝時，應按一定直線距離留有伸縮彎頭。低壓管道直線段超過100m，高壓管道的直線段超過50m時，應設伸縮彎頭一個;

(10)管道的垂直度:管道安裝時，垂直管道之間應保持垂直，誤差不應大于0.2%;

(11)管道堵頭應采用相當管壁厚度2.5－3倍的A 3鋼板制成，墻頭應放入管內后焊接，管壁應向內傾斜20—30°，傾斜長度應等于堵頭厚度;

(12)系統所有閥門，如:截止閥、調節閥、止逆閥、安全閥、浮球閥、電磁閥等均須用氨專用產品;閥門安裝前，除制造廠鉛封的安全閥外，必須將各種閥門逐個拆卸清洗，除去油污鐵銹，閥門拆洗應認真檢查閥芯和閥座接觸面是否良好、閥座和法蘭的密封線有無傷痕，若傷痕貫通密封線時，應修整或更換;閥門清洗后，應將閥門開閉4－5次，然后關閉閥門，從閥門下部進口灌入煤油，經兩小時不滲漏為合格;將閥門一端堵好，另一端接入1.8MPa的壓縮空氣，將閥門浸入水中，檢查閥體有無砂眼。每個閥門都要做單體試驗，不能省略; 球閥、電磁閥及浮球式液面指示裝置等，在安裝前需做單體試驗，檢查其靈敏度及密封性，安裝浮球閥時，必須在浮球閥前瑞安裝過濾器。所有閥門必須安裝平直，閥門手柄嚴禁朝下，安裝閥門時，必須注意氨的流動方向，切勿裝錯;

(13)安全閥在安裝前應檢查鉛封情況及出廠合格證，不得隨意拆開。同時須分清調定的壓力數值、適用部位、切忌裝錯。安全閥原定壓力與設計不符時，可按規定拆去該閥鉛封，重新調整、經檢查合格后再行鉛封，并做好記錄。安裝安全閥時，應在其前端裝截止閥，以便檢修。安全閥前的截止閥平時應呈開后狀態。

(14)氨制冷系統所用測量儀表均應符合氨專用要求。測量壓力的儀表在安裝前應用標準壓力表校正。測量溫度儀表應用標準溫度計校正; 高壓容器及高壓管道應裝(-0.l～2.5)MPa壓力表。中、低壓力容器及其管道應裝(－0.1～1.6)MPa壓力表; 安裝酒精或水銀溫度計時，應加裝金屬保護套筒。安裝在管道上的溫度計，應使溫度計的感溫球處于管道中心線上，套筒的感溫端迎著流體運動的方向;所有儀表應裝在照明良好、便于觀察、不受震動和不防礙操作修理的地方，安裝在室外的儀表，應增加保護裝置，防止日曬雨淋。

3.3.6系統試驗

(1)系統排污。排污時將空氣壓入系統中，待到一定壓力后，將每臺設備最低處的閥門或系統最低處的排污閥迅速打開，使系統中污物隨著壓縮空氣的氣流排出。排污工作必須反復多次，一般情況不低于三次，直到距排污口150mm處放置的白紙上無污物痕跡時為止。操作人員應逐次將排污效果記在專門的本上，排污壓力為0.6～0.8MPa。

排污工作結束后，應將系統內除安全閥以外所有閥門的閥芯拆下清洗后再裝上。清洗時，如發現閥芯調整座密封線有沖擊傷痕、應予以修復或更換。

(2)系統試壓。從壓縮機排氣閥起至機房總調節站的膨脹閥前的所有設備和管路屬高壓部分，試驗壓力用表壓1.8MPa。從膨脹閥起至壓縮機吸氣閥止的所有設備和管路屬低壓部分，試驗壓力用表壓1.2MPa。氨泵、低壓浮球閥、低壓浮球式液面指示器，試壓時應與系統隔開。玻璃管液面指示器，在系統試壓時，須將玻璃管兩端的角閥關閉，待系統壓力穩定后再逐步打開。

系統試壓和檢漏一般都用壓縮空氣。

當空氣壓力升到試驗壓力后，即將該系統關閉。在開始6小時內氣體因冷卻造成的壓力降不大于0.03MPa，以后18小時內壓力不再下降為合格。

(3)系統檢漏。系統檢漏與系統試壓同時進行。在系統壓力達到試驗壓力后，應在所有法蘭、絲如接頭、焊縫、以及有懷疑的地方抹上肥皂水、如有冒泡，說明有滲漏，應作出記號以便修補。系統試漏時查得的所有泄漏處修補以后，應重新升壓檢漏。

(4)系統真空。當系統試壓合格后，應將系統抽成真空。真空度要求達到650－740nun水銀柱。保持12小時不回升為合格。

(5)系統充氮試漏。系統抽空以后，可充少量氨檢漏。氨檢漏也應分段、分系統進行，試漏壓力以0.2MPa為宜。充氨后用蘸水的酚酞試紙，在每個焊縫、法蘭和接頭處檢試。如試紙呈紅色，說明有滲漏，必須將氨放凈，與大氣連通后才能補焊、嚴禁帶氨補焊。

3.3.7系統保溫

安裝好的氨系統管道和設備經排污和試壓合格后，在灌注制冷以前包扎隔熱層。管道和設備的隔熱工程主要由隔熱層、防潮層和保護層構成，隔熱材料的厚度和隔熱結構的做法由設計圖紙決定。

制冷系統低溫設備及管道一般采用橡塑保溫，并采用專用膠水施工，接縫處采用膠帶密封，室外還應包裹一層錫箔紙。

3.3.8系統充氨

系統試驗和保溫工作全部完工后，經相關人員批準，才準向系統灌注氨液，灌氨時必須嚴格遵守有關灌氨安全操作規程，氨液罐注量由設計決定。

3.3.9試運行

施工完畢后應對氨制冷系統，有組織有計劃地進行試運行，從單機試運轉到系統負荷調試，逐步達到設計技術指標。

氨系統在負荷運轉前應進行空運轉，灌氨后氨壓縮機逐臺進行負荷試運轉，每臺最后一次連續運轉時間不得小于24小時，每臺累計運行時間不得小于48小時。系統負荷試運行依次冷凝器的運行，制冷壓縮機的運行，氨泵供液系統運行，制冷終端設備(空氣冷卻器、立式蒸發器)運行。當系統負荷運轉正常后，報請驗收單位驗收，驗收按《制冷設備安裝工程施工及驗收規范》(GBJ66－84)進行。

4　質量管理

安裝工作必須堅持質量第一，應根據《工業管道施工及驗收規范》(GB 50236-98)、《氨制冷系統安裝工程施工及驗收規范》(SBJ12-2000、J38-2000)、《工業設備及管道絕熱工程施工質量驗收規范》(GB50185-89)等相關專業規范及設計文件中規定嚴格要求現場施工和質量驗收。技術人員及施工人員均應熟悉圖紙，安裝前，由技術人員對安裝工作做技術交底，了解安裝要求，確保照圖安裝。按結構與設備、電氣、管道等分組進行，安裝中隨時進行檢測，適時進行階段驗收，每上升一層完成一次控制性工序，并有設備監理工程師認可，方能進行下一個工序的安裝。安裝調試完成后，應有一份完整的結構安裝報告和設備調試試驗報告，嚴格按試驗、驗收大綱執行交驗。

5　安全管理

為了確保制冷系統安全、順利地完成安裝施工任務，嚴格依照制冷設備安全技術規范進行，在安裝過程中，應當服從施工現場的安全管理生產管理，遵守施工現場的安全生產要求和設備設備的施工工藝，各工藝由專人負責，由專業技術人員監督實施并對充氨作業安全生產負責，充氨時要設置警戒區，專人監護。

6　結語

本文通過以錦屏一級水電站為例，對左右岸高低線混凝土拌和制冷系統安裝工藝進行了詳細的闡述，著重對大型拌和系統工藝復雜、設備先進的溫控混凝土生產制冷系統建安工程進行了分析與總結，以資在其它水電工程中可以借鑒應用。

[1]雅礱江錦屏一級水電站左、右岸大壩工程施工標招標文件.中國水電顧問集團成都勘測設計研究院 2006年12月.

[2]雅礱江錦屏一級水電站左、右岸大壩工程施工標投標文件.中國水利水電第七工程局有限公司.中國葛洲壩水利水電工程集團有限公司,2007年4月.

[3]水利水電工程施工組織設計手冊第四冊輔助企業.水利電力出版社,1991年.

[4]《氨制冷系統安裝工程施工及驗收規范》.SBJ1 2-2000.國內貿易工程設計研究院,2000年.

徐黎(1982—),男,重慶忠縣人,工程師,學士,從事水電工程施工技術及管理工作。