淺談燈泡貫流式水輪機尾水管安裝的新方法

陳 光

（廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州511340）

0 引言

越南某水電站位于越南境內，電站距首都河內約200 km。水庫正常蓄水位36.5 m，最大庫容542億m3，有效庫容9.5億m3，電站裝機為3臺32 MW燈泡貫流式水輪發電機組，該機組是目前越南境內單機容量最大的燈泡貫流式水輪發電機組。

電站每臺機組尾水管分3段，每段分4瓣，其中前段重8.350 t，中段重8.849 t，后段重9.540 t。常規的安裝方法是將每段組圓調整后整段吊入機坑進行安裝，但現場土建單位的QTZ250塔式起重機起重量較小，無法滿足尾水管分段吊裝要求；且受現場地形條件限制，大型移動式起重設備無法進場施工，需采用特殊的安裝工藝才能滿足安裝要求。

1 尾水管安裝新方法的研究

受現場施工條件限制，大型移動式起重設備無法進場施工，尾水管安裝只能借助土建單位塔式起重機進行吊裝，雖然尾水管整段重量超出起重范圍，但每個分瓣件最重僅有2.5 t左右，結合以往的施工經驗，決定利用塔式起重機將尾水管分瓣件單塊吊入機坑，在機坑內直接進行拼接組圓和安裝。

（1）在安裝前，先對3臺機組的中心軸線及上游管口測量基準面中心線進行放樣及復測，基準點的準確與否是影響整個電站機電安裝質量的重要因素，必須確保準確無誤。

圖1 尾水管安裝示意圖

（2）將尾水管分瓣件轉運至塔吊起吊范圍內，并按安裝順序擺放在平整地面上。將尾水管外表面錨鉤按設計數量及尺寸要求進行焊接，并根據分瓣件的安裝方向和位置，在內外表面吊點位置處提前焊接好吊耳。

（3）將前段的下部1/4分瓣件吊入機坑安裝位置，并對其進行臨時加固。

（4）將剩下的3塊分瓣件依次吊至機坑安裝位置分別與已裝部分進行拼接組圓，使組合縫過度平滑、無錯牙，利用手拉葫蘆、螺旋千斤頂等初步調整前段的中心及與轉輪中心線距離后，用型鋼作臨時支撐加固，防止側傾。

圖2 尾水管拼裝順序圖

（5）將剩下的8塊分瓣件按順序逐一吊入機坑與已完成部分進行拼裝，吊裝過程中注意分瓣件的順序及部位，按廠家預拼裝時打下的鋼字碼并結合實物形狀進行辨別，避免返工。

（6）尾水管所有分瓣件全部拼裝完成后，檢查其圓度和對接縫偏差是否符合要求，調整合格后對組合縫進行施焊，焊接時采用對稱分段焊接，盡量減少焊接變形。

（7）進行尾水管整體調整，用經緯儀及水準儀測量尾水管上游側管口的中心、高程及里程，輔以螺旋千斤頂、手拉葫蘆等工具進行調整，使之符合廠家標準及《GB/T8564-2003水輪發電機組安裝技術規范》的要求。

（8）對尾水管進行整體加固，內部使用鋼管和鐵板制作足夠的“米”字型支撐進行加固，外部用廠供圓鋼和拉緊器將尾水管與兩側邊墻上預埋的錨鉤進行焊接加固，并將底座與基礎鐵板焊接牢固，防止尾水管在澆筑時發生變形或位置偏移。

（9）將組合縫處筋板等部件焊接完成，所有拉緊器的螺牙全部點焊固定，復測尾水管相關數據，確保符合設計及相關規范要求，并通知相關單位驗收。

（10）將工作面移交給土建單位澆筑混凝土，澆注混凝土時應按要求采用分層、對稱澆注方式，每層澆注高度必須符合廠家標準，混凝土澆注上升速度控制在30 cm/h。在混凝土澆筑過程中對尾水管數據進行監測，如有異常情況則停止作業，待重新調整后繼續澆注混凝土。

2 安裝過程中遇到的問題及解決辦法

2.1 尾水管變形情況嚴重

因項目地處國外，而主機設備由國內廠家生產制造，設備材料運輸至現場需要報關、換車等復雜流程，為了減少占地空間，節約運輸成本，設備出廠前廠家未設置內部加固材料，將分瓣件疊加運輸至現場。設備在關口換車轉運，到場后又進行了一次轉運，導致分瓣件變形情況極其嚴重，分瓣件的弦長遠大于或小于1/4圓弧的弦長，第4瓣進行組圓拼裝時出現組合縫較大或較小情況，無法一次完成對接，拼裝過程相當困難。

經過項目技術人員與現場帶班班長的討論研究，結合現有施工工具和現場施工條件，決定利用手拉葫蘆、螺旋千斤頂、自制拉緊器等工具進行輔助施工。先將第4瓣的下側組合縫與已拼裝部分進行拼接并點焊牢固，然后利用兩側邊墻上的鋼筋作為受力點，用手拉葫蘆將待拼接的組合縫兩側分瓣件拉開，并在一側邊緣焊接鋼筋、鐵塊，設置限位裝置，使兩瓣能夠較好的一次對接，并利用斜楔和碼鐵調整組合縫，使其過度平滑無錯牙。

圖3 利用手拉葫蘆輔助尾水管拼裝圖

2.2 分瓣縫對接完成后，環縫無法較好拼接

在施工過程中，拼裝中段第2瓣時，與中段第1瓣分瓣縫拼接點焊完成后，發現前段與中段環縫處出現重疊，無法完成拼接。

經現場分析，可能是因為為了縮短塔吊占用時間，未對尾水管前段進行調圓處理，且內部未設置支撐材料，尾水管上半部在自身重力作用下下墜，造成管口變形，即管口圓度偏差較大，無法與中段進行較好的對接。

為了驗證猜測是否正確，現場對前段下游側管口圓度進行了測量，發現管口直徑與設計偏差達20 cm之多。針對這一情況，現場利用內部加固用的鐵板和鋼管等材料制作出“米”字型加固支撐，并將支撐焊接安裝在下游管口側，支撐與尾水管焊接處通過拉緊器的收縮調整管口圓度，將直徑偏差控制在1 cm之內。調整完成后再進行中段的對接拼裝，發現對接比較順利，問題解決。

按常規施工工序，內部加固支撐應在尾水管拼裝完成后再進行加固安裝，但在現場無法正常拼裝對接情況下，先進行內部支撐安裝并輔以拉緊器進行調圓，不但解決了拼裝問題，而且將后續加固工作提前完成，不影響施工工期，一舉兩得。

3 結語

按照尾水管常規安裝方法，需對尾水管分瓣件分段拼裝后整體吊裝，如遇大型移動式起重設備無法進場吊裝施工時，則需等廠房橋式起重機安裝完成后再進行尾水管安裝，采用本文的新方法進行施工，可將尾水管安裝工期大大提前，間接地節約了施工成本。

常規安裝方法是整臺尾水管拼裝完成后整體進行調整，體積和重量都較大，調節難度高，質量控制難度大；運用新方法拼裝時，可邊拼裝邊調整，發現誤差時可及時采取措施進行糾正，在一定程度上提高了安裝質量。

總之，本文所述新方法不僅具有較高的實用價值和經濟價值，而且對同類型尾水管的安裝施工具有參考價值。

圖4 用加固支撐調整圓度并完成拼裝圖