波紋管液壓調整法在GIS安裝中的應用

廣東省輸變電工程公司 陳奧博

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波紋管液壓調整法在GIS安裝中的應用

廣東省輸變電工程公司 陳奧博

【摘要】在GIS的管道母線安裝中，需要對波紋管進行壓縮和放松調整。采用人力作業壓縮一個波紋管耗時30分鐘，同時容易造成螺桿損傷而形成安全隱患。我公司施工技術人員通過專題攻關、研發專用工具，開發了一套“支架固定、液壓泵傳動液壓千斤頂、再驅動頂板進行壓縮調整”的液壓調整方法，可將壓縮速度提高三分之二以上，同時提高安裝質量，確保施工安全，降低勞動強度。經過一系列變電工程的建設實踐，證明該方法能夠有效降低作業人員投入，具有良好的經濟效益和社會效益。

【關鍵詞】壓縮調整裝置；加強支架；GIS管道母線；波紋管

1　背景

1.1GIS管道母線安裝背景

氣體絕緣金屬封閉開關設備(簡稱GIS)是一種由管道母線等多種高壓電器組合而成的高壓配電裝置，GIS將所有的高壓電器元件密封在金屬筒中，具有可靠性高、運行方便、檢修周期長等優點。

GIS管道母線位于母線筒內，管道母線在安裝時需要與兩端間隔分別進行導體連接，在確認母線桿安裝牢固進行間隔對接。管道母線安裝有一道至關重要的工序——調整GIS波紋管，包括壓縮波紋管和放松波紋管。壓縮之后與插接式母線端進行導體對接，對接完成之后要均勻松開緊固波紋管的螺栓到正常的尺寸，之后再放松波紋管完成與另一端間隔對接。

1.2波紋管調整工藝

波紋管是一種既有彈性特性又有密封特性的金屬管殼零件，在外力或力矩作用下能發生軸向、角向及側向位移，以補償母線和設備運行過程中的尺寸變化。在GIS管道母線的安裝對接中，需要對波紋管進行調整。

波紋管的常規外形如圖1所示，（以平高東芝252kV GIS波紋管為例）：波紋管全長630mm，由四條M24的不銹鋼全牙螺桿固定。波紋管調整采采用人工作業，壓縮調整通過擰緊螺桿上的螺帽實現，壓縮四條M24的不銹鋼全牙螺桿需四人分兩組輪流作業，在逐步擰緊螺帽過程中，隨著壓縮量的增加，壓縮操作受到的阻力越來越大，一個波紋管壓縮時間需要30分鐘。當母線和一端間隔對接完畢后，需要將波紋管進行放松調整，放松調整是壓縮的逆過程，采用擰松螺帽完成作業。

圖1　平高東芝252kV　GIS波紋管外形

1.3波紋管調整改進方法的提出

波紋管調整的瓶頸過程在于壓縮過程，耗費大量時間、人力，同時在擰緊M24不銹鋼螺帽時，螺母或螺桿可能因為受力不均損壞嚴重。這樣一來，調整波紋管工序受阻，就會嚴重影響GIS設備的整體組裝，阻礙工程進度及工期。

針對這一難題，我們開始思考是否有什么新的壓縮方法可以降低作業人員投入、提高壓縮效率，同時對螺母、螺桿有效保護。我公司施工技術人員對GIS波紋管安裝工序廣泛開展調查和研討，在深入了解廠家設備構造和施工過程的現場情況后，我們認為拋棄傳統的人工作業方法,通過加工專用工器具，以施加外力的方法進行波紋管壓縮是可行的。

2　波紋管液壓調整裝置的研制

2.1繪制設計圖

據最佳方案，這套壓縮調整裝置主體為固定支架，輔以液壓機構和頂板。固定支架是千斤頂施加頂升力和波紋管套筒受力的附著點，千斤頂安裝在支架上，以頂桿前端的固定卡環作為固定支撐點施加頂升力；槽鋼由螺絲與波紋管套筒的法蘭盤連接。

用Sketch軟件繪制固定支架的三維示意圖，如圖2所示。

圖2　固定支架三維示意圖

2.2加工固定支架

固定支架要考慮到不同管徑、不同法蘭面尺寸的GIS波紋管的差別，滿足大多數常規GIS波紋管的調整要求，我們采用通用型設計，加工尺寸圖如圖3所示。

圖3　固定支架加工尺寸圖

常規波紋管左右法蘭盤的距離為630mm，不銹鋼全牙拉桿的中心距離為710mm，千斤頂的固定卡環前端長度為50mm，所以圓鋼長度取800mm較為適宜。工字鋼長度取680mm，中心開有Φ64的中心孔。槽鋼長度取180mm，支架內側開Φ24的圓孔，圓鋼與工字鋼采用加強焊接連接。

3　裝置的拉力強度試驗和現場試驗

現場試驗：

焊接完畢，清除表面焊瘤、夾渣，并涂漆、上色，在現場將液壓機構及支架整體組裝，如圖4所示。

經現場實地測試，固定支架尺寸符合母線筒要求，液壓千斤頂夾持到位，進行試壓縮時液壓機構運行穩定，壓力表讀數在正常輸出壓力范圍內，千斤頂頂桿沒有發生軸向、縱向移位，能穩定進行往復壓縮作業。

圖4　液壓機構及支架整體組裝圖

將人工壓縮波紋管和新裝置進行對比試驗。作業場景如下圖5所示。當采用液壓調整波紋管之后，相同的波紋管壓縮作業人數減少50％，施工時間降低70％，波紋管調整施工整體速度提高三分之二以上。

圖5　人工壓縮與液壓壓縮調整場景

4　最終方案確立

通過實驗分析，完善設計圖并確定了最終實施方案，固定支架的主體連接部分為圓鋼1，液壓千斤頂的整個壓縮調整行程都在圓鋼范圍內移動。

固定支架的主骨架是工字鋼2，千斤頂頂桿從中心孔3穿過，千斤頂上的固定卡環頂住工字鋼作為固定支撐點，卡環邊緣緊貼中心孔內側，將液壓千斤頂整體固定在支架和頂板中。

固定支架的下端部焊接有槽鋼4，槽鋼圓孔5為螺栓孔，用于將槽鋼與法蘭盤上的螺栓連接，從而將整個支架固定在波紋管套筒上。

液壓泵啟動后，壓力通過千斤頂頂桿傳遞到頂板上進行壓縮。頂板將壓緊力分散到整個法蘭面上，避免法蘭盤局部受力過大發生變形。

5　施工作業流程和步驟

GIS波紋管液壓調整施工工藝流程如下：

（1）施工準備：根據波紋管廠家提供的出廠試驗數據、產品技術規定及所執行的規程標準，編制GIS波紋管液壓調整施工方案，確定壓縮調整的數據，如：壓縮量、可承受壓力范圍、拉伸尺寸等參數，經技術部門批準后方可進行調整作業。

（2）拆法蘭盤螺栓，安裝固定支架：拆下連接法蘭盤位置的兩顆對角螺絲，將槽鋼上的小孔穿過螺栓，擰緊螺絲把固定支架安裝好。壓縮作業前，應對液壓管、固定支架進行外觀檢查，各緊固螺栓應齊全，無松動。

（3）千斤頂頂桿從支架圓孔中穿出就位：將液壓千斤頂的固定卡環緊貼支架中心孔內側，擰緊固定卡環，將液壓管與液壓泵連接。

（4）頂板就位，調整頂板位置：把頂板緊貼法蘭盤，短暫啟動液壓泵后停止，使得千斤頂頂桿在頂板和固定支架之間均受到力，檢查頂板的是否被夾緊，細調頂板位置。

（5）標注壓縮量到達位置：根據波紋管廠家提供的產品技術規定，確定壓縮量數據，在拉桿上用油性筆標注壓縮量到達的位置。（252kV平高東芝GIS需壓縮120mm）。

（6）啟動液壓泵，開始壓縮作業：啟動液壓泵，液壓千斤頂頂桿頂出，剛開始壓縮時需緩慢加壓以觀察受力情況。穩定后勻速壓縮波紋管，直到波紋管壓縮到預定位置后關閉液壓泵。把四條拉桿上的螺帽同步擰到預定位置，由于螺帽已離開法蘭面且不用承受波紋管的壓力，徒手就能擰動。

（7）壓縮完成后拆除裝置，繼續管道母線安裝下一步工序。

6　社會效果分析

（1）本文創新設計一種高效、實用的波紋管壓縮方法，可以高效率地完成波紋管壓縮調整，有效降低作業人員投入，同時提高工作效率和經濟效益，具有結構簡單、操作方便、省時省力等優點。方法切合工地使用環境，具有可實施性，能有效緩解目前“波紋管壓縮”日益成為瓶頸的現狀，在規模大、間隔多、波紋管拼裝接口多的GIS設備施工中能夠扭轉被動局面。

（2）該施工方法已在多個施工項目中推廣應用，實踐證明，液壓壓縮法可將波紋管調整施工速度提高三分之二以上，施工安全、方便、快捷、質量優良，成為提高施工質量和效率的一大亮點，得到同行及專家的一致好評。

（3）本方法適用于各種電壓等級GIS波紋管壓縮調整作業，固定支架可針對不同GIS波紋管略作尺寸調整，適應不同管徑、不同法蘭面尺寸的波紋管壓縮調整作業，具備GIS安裝共性，很容易向其他電建公司進行推廣，該方法的實施推廣將具有十分顯著的社會效益，對于電建市場推廣也具有很大潛力。

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陳奧博（1988-），男，天津人，助理工程師，主要研究方向：電力自動化、變電站施工。

作者簡介：