李家峡水电站混流式水轮机分瓣转轮组合
2008-01-22 13:44:51 来源:
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电力18讯: 1 概况
李家峡水电站设计安装5台400 MW水轮发电机组,一期工程安装4台,水轮机型号HLD203-LJ-603型,转轮叶片13片、重147 t。最大水头137 m,额定水头122 m,最小水头114.5 m,初期发电最小水头90 m;水轮机额定出力408.2 MW,额定流量362.38 m3/h,额定转速125 r/min,轴向水推力9 822 kN,旋转方向俯视顺时针转,转轮引进加拿大GE公司技术制造。
转轮上冠采用埋入式特殊螺栓把合,每侧3根M140×4和2根M160×4螺栓联结。叶片材料ZGOG13Ni6M。下环材料ZGOG13Ni4M0不锈钢;上冠材质为ZG20SiMn低合金钢。转轮分两瓣工地组合。下环和跨分瓣面处的叶片采用焊接联接。
2 转轮分瓣面质量检测
为了保证叶片、下环组合焊缝深层次的质量,焊前必须对分瓣面表面质量进行严格检测。在检测2号机转轮分瓣面时发现;钝边与坡口根部存在程度不同,深浅不一的钻孔弧坑。钝边边线有三处长(80~100)mm范围成了折线,与设计边线相差甚远,表面凹凸不平比较明显,局部少量气孔,夹渣。未切割到的叶片与上冠组焊部位有一处长30 mm,短20 mm,深28 mm三角体空洞,见图1。
虽然缺陷的出现是因出厂检验不严所致,在现场安装单位按拟定的方案作了处理,基本上满足了施焊条件。
3 转轮组合
在转轮安装工位,预埋基础上均布6个支墩,每个支墩上1对楔子板、6对楔子板,让其相对高程差不大于1 mm,先将组合面清扫干净后,将其中一瓣吊放在3个支墩上调平。把特殊螺栓吊放在分瓣面法兰孔内,旋上该端特殊螺母。在每根螺栓中心孔内插入电热棒,功率4.5 kW。(电热棒在插入前强调按说明书进行通电试验,加热管表面发暗红色,认定合格,才能插入。)用转轮起吊螺栓起吊另一瓣转轮并慢慢合拢,合拢过程中电热棒接线柱一侧的特殊螺母与上冠法兰面点焊死。如图2所示,在另一端特殊螺母外圆紧靠上冠法兰处打一点A,自A点向螺母旋转方向量出AB得B点,在B点对应的上冠法兰面上打一点B′,B′应尽量靠近B点,B′点即为电加热终止时螺母从A点旋转后的终止位置,图中有关参数见表1。同时检查以下尺寸:
A.联轴法兰面用平尺,塞尺检查,分瓣处错牙应小于0.02 m,内孔错口应不大于0.04 mm;
B.上冠分瓣面间隙应≤0.05 mm;
C.在合缝处及其垂直方向测量下环圆度及下环接缝间隙值;
D.下环对接处的错口(以外圆及上平面为准)≤0.5 mm。
超过上述要求者,应作适当处理。将主轴与转轮把紧,螺栓预紧值一般为正式安装预紧值一半,(M140×4螺栓设计伸长值0.46 mm,M160×4螺栓设计伸长值0.47 mm)以增加上冠部分的刚度。在下环两接头外侧的下端按图3方式,焊顶开下环接头用工艺精板。每个接头上、中、下3处(包括叶片组合缝)正面、背面各打一组洋冲眼,见图4。并将B1,B2,,尺寸分别记录下来。用千斤顶顶开下环接头1.5~2.0 mm间隙(设计值2~3 mm),对大钝边组合缝,顶开间隙不宜过大,实践证明也是可行的。将楔铁打进每个接头中,并在上方点固。转轮下环上焊搭板和“冂”形板,如图5所示。为防止焊缝过度收缩或角变形,叶片正、背面中部设2~3对的刚性板如图6所示,卸掉千斤顶割下工艺精板,记录B1,B2,,作为原始值。
4 转轮焊接
焊接前在转轮四周搭设保温棚,地面上可适当铺设履带式加热器,确保焊接操作最低温度不低于10℃。焊接材料;Ф3.2,Ф4.0 EI-18-12MOV-15(原奥237)不锈钢焊条, 4.0E4315或5015焊条。
施焊前强调焊口预热,目的是降低焊缝在焊接过程冷却速度,适当延长800℃~500℃的冷却时间,改变热影响区组织,消除或减少焊缝中扩散氧的含量,降低焊缝与母材的温度梯度。同时,还可以起到缩小层间温度与预热温度梯度,不产生淬硬组织。可有效地防止冷裂纹生产。现场采用履带式红处线加热器,沿组合缝包围一周,测量坡口周围温度达至120℃~150℃时开始施焊。下环接头采用窄道逆向分段退步对称施焊,整个焊缝由两名焊工对称施焊,应先焊靠近坡口侧壁的焊道,使次层焊道的焊接热能对该焊道热影响区产生调质处理。理想的焊接顺序是使前层彼此重叠,次层焊道的热循环基本上能覆盖前层焊道的过热区。分层焊时,如果不严格控制层间温度或后热的配合,由于氢的逐层积累而带来根部焊缝的应力应变集中,从而可能产生延迟裂纹,为此自第一层开始至坡口宽度25 mm前均需由二道焊完一层,以后焊缝坡口宽度每增加10 mm,则应增加一道焊缝。并从此时起,头二道先焊坡口两侧,自第二层起开始采取锤击焊道(使焊道表面呈波纹模糊状为止),以消除焊接应力。焊完3层后,消除坡口内楔铁,待内外坡口的深度焊至1/3以后,割去接头上端搭板,“冂”形板。
下环或叶片顶开前,顶开后,直到焊后自然冷却后,均需记录B1,B2,B3,B1′,B2′,B3′,计算其变
李家峡水电站设计安装5台400 MW水轮发电机组,一期工程安装4台,水轮机型号HLD203-LJ-603型,转轮叶片13片、重147 t。最大水头137 m,额定水头122 m,最小水头114.5 m,初期发电最小水头90 m;水轮机额定出力408.2 MW,额定流量362.38 m3/h,额定转速125 r/min,轴向水推力9 822 kN,旋转方向俯视顺时针转,转轮引进加拿大GE公司技术制造。
转轮上冠采用埋入式特殊螺栓把合,每侧3根M140×4和2根M160×4螺栓联结。叶片材料ZGOG13Ni6M。下环材料ZGOG13Ni4M0不锈钢;上冠材质为ZG20SiMn低合金钢。转轮分两瓣工地组合。下环和跨分瓣面处的叶片采用焊接联接。
2 转轮分瓣面质量检测
为了保证叶片、下环组合焊缝深层次的质量,焊前必须对分瓣面表面质量进行严格检测。在检测2号机转轮分瓣面时发现;钝边与坡口根部存在程度不同,深浅不一的钻孔弧坑。钝边边线有三处长(80~100)mm范围成了折线,与设计边线相差甚远,表面凹凸不平比较明显,局部少量气孔,夹渣。未切割到的叶片与上冠组焊部位有一处长30 mm,短20 mm,深28 mm三角体空洞,见图1。
虽然缺陷的出现是因出厂检验不严所致,在现场安装单位按拟定的方案作了处理,基本上满足了施焊条件。
3 转轮组合
在转轮安装工位,预埋基础上均布6个支墩,每个支墩上1对楔子板、6对楔子板,让其相对高程差不大于1 mm,先将组合面清扫干净后,将其中一瓣吊放在3个支墩上调平。把特殊螺栓吊放在分瓣面法兰孔内,旋上该端特殊螺母。在每根螺栓中心孔内插入电热棒,功率4.5 kW。(电热棒在插入前强调按说明书进行通电试验,加热管表面发暗红色,认定合格,才能插入。)用转轮起吊螺栓起吊另一瓣转轮并慢慢合拢,合拢过程中电热棒接线柱一侧的特殊螺母与上冠法兰面点焊死。如图2所示,在另一端特殊螺母外圆紧靠上冠法兰处打一点A,自A点向螺母旋转方向量出AB得B点,在B点对应的上冠法兰面上打一点B′,B′应尽量靠近B点,B′点即为电加热终止时螺母从A点旋转后的终止位置,图中有关参数见表1。同时检查以下尺寸:
A.联轴法兰面用平尺,塞尺检查,分瓣处错牙应小于0.02 m,内孔错口应不大于0.04 mm;
B.上冠分瓣面间隙应≤0.05 mm;
C.在合缝处及其垂直方向测量下环圆度及下环接缝间隙值;
D.下环对接处的错口(以外圆及上平面为准)≤0.5 mm。
超过上述要求者,应作适当处理。将主轴与转轮把紧,螺栓预紧值一般为正式安装预紧值一半,(M140×4螺栓设计伸长值0.46 mm,M160×4螺栓设计伸长值0.47 mm)以增加上冠部分的刚度。在下环两接头外侧的下端按图3方式,焊顶开下环接头用工艺精板。每个接头上、中、下3处(包括叶片组合缝)正面、背面各打一组洋冲眼,见图4。并将B1,B2,,尺寸分别记录下来。用千斤顶顶开下环接头1.5~2.0 mm间隙(设计值2~3 mm),对大钝边组合缝,顶开间隙不宜过大,实践证明也是可行的。将楔铁打进每个接头中,并在上方点固。转轮下环上焊搭板和“冂”形板,如图5所示。为防止焊缝过度收缩或角变形,叶片正、背面中部设2~3对的刚性板如图6所示,卸掉千斤顶割下工艺精板,记录B1,B2,,作为原始值。
4 转轮焊接
焊接前在转轮四周搭设保温棚,地面上可适当铺设履带式加热器,确保焊接操作最低温度不低于10℃。焊接材料;Ф3.2,Ф4.0 EI-18-12MOV-15(原奥237)不锈钢焊条, 4.0E4315或5015焊条。
施焊前强调焊口预热,目的是降低焊缝在焊接过程冷却速度,适当延长800℃~500℃的冷却时间,改变热影响区组织,消除或减少焊缝中扩散氧的含量,降低焊缝与母材的温度梯度。同时,还可以起到缩小层间温度与预热温度梯度,不产生淬硬组织。可有效地防止冷裂纹生产。现场采用履带式红处线加热器,沿组合缝包围一周,测量坡口周围温度达至120℃~150℃时开始施焊。下环接头采用窄道逆向分段退步对称施焊,整个焊缝由两名焊工对称施焊,应先焊靠近坡口侧壁的焊道,使次层焊道的焊接热能对该焊道热影响区产生调质处理。理想的焊接顺序是使前层彼此重叠,次层焊道的热循环基本上能覆盖前层焊道的过热区。分层焊时,如果不严格控制层间温度或后热的配合,由于氢的逐层积累而带来根部焊缝的应力应变集中,从而可能产生延迟裂纹,为此自第一层开始至坡口宽度25 mm前均需由二道焊完一层,以后焊缝坡口宽度每增加10 mm,则应增加一道焊缝。并从此时起,头二道先焊坡口两侧,自第二层起开始采取锤击焊道(使焊道表面呈波纹模糊状为止),以消除焊接应力。焊完3层后,消除坡口内楔铁,待内外坡口的深度焊至1/3以后,割去接头上端搭板,“冂”形板。
下环或叶片顶开前,顶开后,直到焊后自然冷却后,均需记录B1,B2,B3,B1′,B2′,B3′,计算其变
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