向家坝水电站压力钢管伸缩节选型与安装

1、向家坝水电玷压力钢管伸缩节连型与安装王志勇，郑满军，郭明星（长江三峡技术经济发展有限公司向家坝工程监理部，四川宜宾）摘要：向家坝水电站单台机组装机容量为，目前为世界上最大的水力发电机组。受向家坝工程地质及建筑物结构影响，设计上要求压力钢管伸缩节在水流方向及径向方向应能承受较大的位移。伸缩节采用不锈钢波纹管加橡胶水封系统的套筒式双向伸缩节结构形式，具有相对独特的结构特点。就其在设计及施工方面的情况及特点进行简要介绍。关键词：压力钢管；伸缩节；选型；安装；向家坝水电站吣璐吣，（。舀（。，）西，唱【），“自，删；。：；舀中图分类号：文献标识码：文章编号：（叭）一一向家坝水电站左岸坝后式厂房，共安装有

2、台力，特别是应能适应地质变位、温差变化和机组振机组（号号机组）单机最大引用流量动等特点，水封系统应安全可靠。，水轮机二作最大水头，最小水头结构形式和设计参数选择。引水建筑物南拦污栅段、进水口闸门段及由业主组织建设各方对国内有相关设计、制造、引水钢管段组成，采崩单机单管方式供水。进水口生产能力的单位提伸缩节形式方案进行比选后底板高程，进水口事故闸门后方变圆渐变选择了复式结构。即，由中间管所连接的两个波纹段始端即为引水压力管道起点。引水管道采用坝后管及端管等结构件组成，能够满足向家坝水电站压钢衬钢筋混凝土背管的布置形式钢管内直径力钢管伸缩节使用丁况特点（见图）。其优点为：，管内最大流速为，引水钢管

3、沿程长度为当上、下游端口间现径向位移时，中间管的两端，引水压力钢管下平段安装高程。类似于两个铰，可发生角变位，从而实现上、下游为解决厂、坝之间不均匀变形、地质变位及压力钢端管之问的径向平移变位。，加设内波纹管水封的套管因安装焊接应力、水头压力和四季水流温差产！筒式伸缩节形式目前在国内外较为先进。具有封水的顺水流向和径向位移补偿问题在号号机组效果好、一般不需要维护等特点，能大大提高发电引水管道末端、厂房上游边墙处没伸缩节？效益，伸缩节的选型收稿日期：一一向家坝左岸坝后厂房机组压力钢管伸缩节管径作者简介：下，厶勇（），男，湖南桃源人，：程师，从事大，冈而其必须具备承受高水头压力、高流速的能程监理作

4、露薯；：一鼍：！皓角瓯施工年月图压力钢管伸缩节结构（单位：）通过分析控制性工况下各构件、部件的应力、应变、稳定性以及波纹管水封处的振动频率、疲劳寿命和连接强度，计算伸缩节室两端墙处钢管断面上的附加应力和变形，以及伸缩节在运行状态下的振动分析和评定，最终确定了向家坝伸缩节设计结构方案：套筒式双向伸缩节，其内径为，整体长，总质量；端管、中间管、外套管材料为，板厚；不锈钢波纹管橡胶水封，内水压力，外水压力时，其可作为第二道密封结构。在结构上，橡胶填料布置在填料套管与中间管节之间，利用压圈压紧。在橡胶填料和中间钢管之间设有一道壁厚的不锈钢套管以防止橡胶和本体钢管表面发生粘连而破坏防腐层。用于密封的填料

5、采用组合橡胶结构（普通橡胶遇水膨胀橡胶普通橡胶）。模拟实验证明橡胶填料结构对中间管节还起到了很好的阻尼减振作用。其他结构为防止因上、下游填料阻尼不一致导致单侧波纹管位移过大，沿伸缩节圆周共设置了上、下游各组双向限位装置限位推杆头调节采用双螺母。为便于对漏水情况进行检测，在伸缩节上、下游波纹管段外套管的底部各开设了一个带可拆式堵头的信号孔。管内最大流速为耐，最大流量为：轴向最大相对位移，径向最大相对位移最大位移循环次数次：压力脉动频率蜗壳振动频率；水温变幅，月均最低（高）气温（波纹管结构根据设计条件和疲劳形式试验确定波纹管参数如下：波高，波距，波根外径为）。直边段长，单层壁厚，伸缩节安装技术措施

6、伸缩节由上海永鑫波纹管有限公司设计，并与中国水利水电第八工程局有限公司联合制造。受现场吊装吨位不大于的限制，伸缩节制作分成上游段和下游段，长度各为施工工艺流程层、波，不锈钢材质。大型复式波纹管伸缩节采用这种波纹管，其强度、伸缩量和柱稳定性可得到更好组合，并可提高波纹管的自振频率，对波纹管本身是一种保护。导流筒对波纹管的保护作用：机组运行时为减少高速水流对波纹管段的影响，在上、下游波纹管段的钢管内侧各设置了一道加厚的导流板。导流板采用上游端焊接、下游端悬臂的永久性结构。其优点是连接可靠，并解决了可拆分式导流板需要经常检修的烦恼。在每个导流板的环焊缝上，沿网周共设置了块阻裂板。橡胶填料水封结构橡胶

7、填料水封的作用：当波纹管水封发生泄漏。现场安装由中国水利水电第四工程局有限公司安装。伸缩节下、上游段吊装一下游段与管节压缝、焊接一下游段预压缩量释放一上、下游段管口压缝、焊接一上游段预压缩量释放、与管节压缝、焊接一焊缝无损检测一橡胶组件安装一调整螺杆间隙调整一附件安装一防腐涂装。安装技术措施及质量控制要点（）、管节的安装质量控制。为满足伸盥（州÷二：二二：二：二：二：三：！：兰：二：兰三薯叠萄譬蓄叠冒目叠缩节“整节凑合”的安装需要，在安装压力钢管时对上下接口、管节安装质量进行了严格控制。其中，管口方位和高程偏差控制在±，管口圆度控制在以内，为伸缩节预留的间距偏差控制在，以保

8、证管口对接间隙及错边量满足规范要求。（）伸缩节预压缩量释放与压缝的控制措施。伸缩节管节出厂前预压缩量为左右，预压缩量主要为伸缩节吊装和调整安装间隙提供空间。这个预压缩量不能随意释放，否则可能会发生环缝咬边无法正常压缝、波纹管不均匀扭曲、急弯或焊缝裂开等意想不到的后果。因此伸缩节安装中把预压缩量释放作为关键工序，采取了预压缩量分阶段均匀释放措施：下游段与管节压缝、焊接完即进行下游段预压缩量释放。预压缩量释放前测量下口与下游段上口之间的距离，沿钢管圆周设置释放基准点，并在管外螺杆上做好监测标记，预压缩量释放应分步骤均匀进行，每步释放最终预压缩释放量以下游段至下口之间的距离保持在范围确定。预压缩量释

9、放时先拆除内壁角钢，然后通过逐步松开调整螺母来实现。必要时可沿圆周布置倒链或千斤顶辅助释放。管节的释放量应控制在左右，预留作为焊接收缩量。（参上游段上、下口两条环缝同时压缝。中间缝为一般压缝，局部间隙大于，以堆焊解决。与管节下口对接缝为“合拢缝”，该条缝在第一次调整压缝时控制在间隙，与上游段伸缩节预压缩量相当；合拢缝在第一次压缝时采用压码楔铁固定，压码一端与管壁焊接，另一端与上游段接触处采用楔铁固定具体数量以能满足压缝强度确定。这样在中间缝焊接时“合拢缝”的间隙处于自由伸缩状态，一定程度上有效减少了焊接应力和变形。中间缝焊完后按程序进行上游段预压缩量释放。管节的释放量按“合拢缝”的实际间隙而定

10、，般控制在但不超过出厂预压缩量范围；对于预压缩量释放后间隙大于处，不可再强行释放，应进行局部堆焊处理。（）伸缩节“合拢缝”焊接质量及变形控制措施。合拢缝焊接应尽可能减小焊接应力，采用多层多道小能量焊接，除打底焊外，每层焊缝焊接完成后立即用风铲进行消应处理，风铲钎头可选用尺的球状圆头，工作压力在左右。为减小焊接填充部分的金属受拘束应力，合拢缝背缝焊接时，采用分段清根、分段焊接的方法。开焊后应连续不间断一次焊完。（）橡胶组件安装的质量控制。橡胶填料水封是波纹管水封发生泄漏时第二道屏障，安装质量重点控制：橡胶组件安装前对管壁进行清理，确保无杂物、无水迹。橡胶接头采用斜口对接，相邻接头应错开以上，接合

11、面应锉毛后粘接。遇水膨胀橡胶，安装时不能带水作业应保持伸缩节室干燥。橡胶组件安装时压圈螺栓采取对称紧固，拧紧分为初拧、终拧。压圈螺栓螺母的扳手乐紧力矩参考值预紧压力约为倍工作压力。力矩参考值是指双螺母松开时，扳手拧动单螺母压紧橡胶填料时的力矩值。由于在压紧橡胶操作时，压圈上的螺栓组之间会产生相互影响，故压紧的操作可能要循环进行好几次。压紧操作完成后应将双螺母锁紧以防松。（）调整螺母的间隙控制。伸缩节上、下游段沿圆周共设置了组双向限位装置，限位推杆头采用调整双螺母。所有调整螺杆上的螺母进行一次调整，调整完成后应将所有的双螺母相互锁紧。安装质量检测结果经过施工单位的精心施工和监理的有效控制向家坝水

12、电站套压力钢管伸缩节安装几何尺寸、焊缝检测结果均满足规范要求。其中，伸缩节钢管焊缝进行无损检测，超声波检测比例，一次合格率：形接头进行了检测，一次合格率，磁粉探伤未发现表面缺陷。安装过程受控，质量满足规范和设计要求。结语向家坝水电站号机组于年月日发电运行以来压力钢管伸缩节运行稳定，各项技术参数和指标均达到设计要求，波纹管无任何泄漏保证了发电机组的正常运行。运行结果表明：通过计算分析和试验，选定的向家坝工程压力钢管伸缩节型号和参数满足强度、刚度、稳定性、变形疲劳寿命及密封等方面要求，可供今后特大型水电站巨型压力钢管伸缩节的设计、施工参考。参考文献：上海永鑫波纹管有限公司金沙江向家坝水电站左岸坝后厂房引水压力钢管伸缩节设计报告上海：上海永鑫波纹管有限公司汪鲁明二三峡左岸电站号号机引水压力管道伸缩节的选型和设计武汉：长江水利委员会设计院，（责任编辑陈萍）盯腑，圈 向家坝水电站压力钢管伸缩节选型与安装作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：王志勇， 郑满军， 郭明星， W