摘 要：江边水电站装设3台套公称直径2100mm，重量为76.24t进水球阀，每台进水球阀由阀体、伸缩节、延伸段、液动部分及附件构成。受吊物孔限制，依次对伸缩节、阀体、延伸段进行安装。主要介绍进水球阀及操作系统的安装工艺，供同类设备安装借鉴。

关键字：进水阀及操作系统 安装 技术

1 概述

江边水电站装设3台套单机容量为110MW混流式水轮发电机组，水轮机型号HL（TF5008）-LJ-315.5，额定水头272m，额定转速333.3r/min，额定流量45.2m³/s。在每台机组左侧设置有进水球阀。

进水球阀公称直径2100mm，总重76.24t，最高进水头不小于313m，最大工作压力不小于375m，进水球阀为横轴双面密封阀球阀，单个直缸接力器操作，并配置油压装置操作系统，球阀密封采用水压操作，工作密封设在下游侧，检修密封设在上游侧，无需排空压力钢管和拆卸球阀主体便可以检修和更换工作密封。为方便进水球阀的安装、拆卸和检修，在球阀的下游侧，设有伸缩节，并在球阀上设置有DN250旁通阀和旁通管路。

2 进水球阀安装工艺流程图

进水球阀安装工艺流程见图1。

图1 进水球阀安装工艺流程图

3 进水球阀安装措施

3.1 基础埋设

对已安装好的进水压力钢管和蜗壳实际中心、高程进行检查、复测，按蜗壳进水端的实际中心和高程来确定球阀和接力器基础埋件中心、高程，用测量仪器测出球阀基础和接力器基础的方位，调整基础板方位、高程和水平度。调整合格后对地脚螺栓、楔形板和基础板进行焊接加固，并紧固球阀和接力器基础地脚螺杆的上下螺母，球阀就位前再次对球阀和接力器基础中心、高程进行复测，满足规范要求后进行安装球阀。

3.2 伸缩节安装

（1）在安装场将活套法兰2与密封制动环组合，用20颗M24×120螺栓进行把合。

（2）将把合好的活套法兰2和密封止动环套在球阀伸缩节上，并用φ10圆橡胶进行密封。

（3）用桥式起重机将球阀伸缩节活套法兰1吊入，与蜗壳进口段法兰组合用8个内六角圆柱头螺钉M20进行把合固定，在蜗壳进口短管法兰盘根槽内放入φ10圆橡胶进行密封。

（4）用桥式起重机将球阀伸缩节吊至蜗壳进口处，将伸缩节插入活套法兰1中、将活套法兰2与活套法兰1和蜗壳进口短管用40颗M90×380双头螺栓把合连接。伸缩节和蜗壳进口短管连接螺栓对称进行紧固。

（5）在蜗壳进口法兰与伸缩节间均布四块17mm楔块（设计间隙为20mm，考虑球阀延伸段焊缝焊接收缩量约为3mm），调整伸缩节，使伸缩节紧靠楔块，伸缩节与活套法兰间隙均匀，不应有卡阻现象，盘根宽度的允许偏差不大于3mm。

3.3 进水球阀安装

（1）初步调整基础高程水平后，将进水阀放置在基础板上，根据设置的测量点线利用千斤顶调整进水球阀的高程、水平及中心位置，使球阀紧靠伸缩节，对称均匀紧固伸缩节与球阀把合螺栓。

（2）球阀的活门转动应灵活，与固定部件应有足够间隙，一般不小于2mm。

（3）球阀安装允许偏差，见表1。

表1 球阀安装允许偏差表

（4）检查伸缩节与蜗壳进口法兰之间的间隙是否均匀、是否符合要求；检查合格后按制造厂要求把紧进水阀基础螺栓，将伸缩节活动法兰与进水阀连接，全面复测中心、高程、间隙，符合要求后，进行上游侧延伸段的安装。

3.4 上游延伸段安装

（1）利用外径千分尺测量压力钢管出口与进水阀上游法兰间的距离，并与延伸段对应的实际尺寸进行比较，以确定压力钢管切割长度并划出切割线。

（2）校核切割线是否准确无误，然后进行切割及坡口打磨。

（3）将进水球阀基础螺栓松开，利用下游伸缩节间隙，将进水阀向下游平移10～15mm，将延伸段吊入安装位置，与进水阀上游侧法兰相连接。在压力钢管对接部位设置钢支架，以防倾倒。

（4）将延伸段连同进水阀整体向上游侧平移（平移过程监视伸缩接活动法兰无卡阻现象），使得延伸段与钢管对接，检查其错牙以及间隙，须满足图纸及规范要求。

（5）检查蜗壳进口法兰与伸缩节间隙、周向间隙符合设计要求。

（6）在进水阀延伸段垂直方向、水平方向和中心线方向架设4块百分表，监视延伸段焊接时的变形。

3.5 上游延伸段环缝的焊接

3.5.1 焊接

进水球阀延伸段与压力钢管凑合节焊缝焊接采用手工电弧焊，焊接时由两名焊工沿环缝圆周长分段对称同时施焊，以相同的焊速分层、逐层对称焊接，不允许跳跃，层间焊接接头错开25mm以上。焊接过程中对焊接位置变形的控制：采用在进水球阀（延伸段侧）上、下、左、右中心外侧各放置百分表一块，焊接时设专人负责监视百分表读数的变化，发现有变形时立即调整焊接顺序。首先焊接坡口内侧焊道，焊接完成后，对背缝进行气刨、打磨后焊接。

焊接过程控制：

（1）手工电弧焊焊接时的预热温度为80~100℃。测点应在所施焊的焊道背面测量，测点位于焊缝左右50mm，对称测量，由专人进行记录。

（2）层间温度应控制在100~200℃之间，后热温度在150～200℃，保温时间为2h。

（3）定位焊的预热温度应比实际焊接时的预热温度高20~30℃，定位长度100~150mm，间距100~200mm，厚度4~8mm。定位焊在背缝进行焊接。

（4）焊接要求进行多层多道焊接，多层焊焊道的接续部位不准在上、下、左、右中心方向相重合，应错开25mm以上，多层焊的层间接头应错开。

（5）焊层厚度及焊道宽度：手工电弧焊打底最大厚度为6mm，后续层每层最大厚度：平焊为3mm，其余焊接位置为4mm。焊道最大宽度为焊条直径的2～4倍，具体焊接层道数按实际焊缝大小确定。

（6）焊接过程中对焊接位置变形的控制采用在钢管上、下、左、右中心外侧各放置百分表一块，焊接时设专人负责监视百分表读数的变化，发现有变形时立即调整焊接顺序，使焊接变形控制在允许范围之内。

（7）控制焊接层间温度，使其保持在预热温度至200℃之间。焊接时的环境温度及湿度、预热温度、层间温度及后热温度，应每隔20min测记一次，焊接过程有专人进行记录，记录进行存档处理。

（8）在每一层焊接完成后，用风铲或手锤敲击焊缝，及时释放焊缝存在的应力。

3.5.2 碳弧气刨清根

（1）用转头式气刨枪手工操作进行焊缝背部清根。

（2）碳弧气刨的电弧长度控制在1～2mm内，并且所用的压缩空气应干燥无污染。

（3）气刨槽形状：底部圆角半径为4~6mm，两侧面斜度4：1，刨槽顶部宽度等于或稍大于槽深和坡口宽度。

（4）对手工焊应清除至露出打底焊道为止。

（5）气刨操作应连续完成，气刨后的刨槽应进行打磨：打磨95%以上，铲除渗碳层，露出金属光泽为止。

3.5.3 焊接检验

（1）焊缝外观检查

所有焊缝均应进行外观检查，其外观质量必须满足《压力钢管制作安装及验收规范》（DL5017-93）第6.4.1条的规定。

（2）焊缝无损检测

1）焊缝无损检测应在外观检查合格后进行；

2）进行探伤的焊缝表面的不平整度应不影响探伤评定；

3）在钢管焊接结束24h后进行无损检测；

4）焊缝无损探伤的检查比率为100%；

5）UT探伤一类焊缝BI级合格；射线探伤一类焊缝Ⅱ级合格；

6）超声波探伤如发现有可疑波形不能准确判断时，用射线透照复验。

3.6 各法兰连接螺栓最终拧紧

上游延伸段和钢管焊接完成后，应对球阀进行检查调整合格后，对各法兰面连接螺栓进行拉伸拧紧，拧紧一般分二次或三次至紧固力矩，螺栓扭紧力矩23.8kN·m。

3.7 球阀接力器及操作机构安装

3.7.1 接力器及附件的安装

（1）在厂房对接力器进行清洗、检查和装配后，各配合间隙应符合设计要求，活塞移动应平稳灵活。

（2）各组合面间隙，用0.05mm塞尺检查，不能通过；允许有局部间隙，用0.10mm塞尺检查，深度不应超过组合面宽度的1/3，总长不应超过周长的20%。

（3）节流装置的位置及开度应符合设计要求。

（4）接力器应按照要求作严密性耐压试验，耐压试验应达到额定值6.3MPa的1.5倍即9.5MPa，保持30min，应无渗漏现象。

（5）接力器活塞行程，应符合设计要求，接力器全开至全关转动角度为90°。

（6）为了正确确定接力器的位置，可把球阀调整至中间位置，其基础板与底座的安装，应根据球阀在中间位置时，拐臂联接销孔的实际位置确定。将接力器吊到基础上，与底座、基础螺栓联接在一起，连接接力器、拉杆、拐臂（应处于水平），此时接力器活塞应处于中间位置，通过挂线锤检查调整接力器底座耳孔中心至球阀体枢轴中心，水平距离应为1000mm，垂直距离应为3400mm。接力器安装的水平偏差，在活塞处在中间位置时，侧套管或活塞杆水平（或垂直度）不应大于0.10mm/m。

（7）球阀体、接力器基础板二期混凝土浇筑。

3.7.2 系统管路安装

（1）不锈钢管路坡口采用机械加工，坡口两侧20~30mm内清理干净，焊接采用不锈钢氩弧焊。管路焊接完成后安装耐压试验接头，接入试验管路和试压泵，对所有管路分段、分批进行耐压试验，试验压力油管为9.5MPa，漏油和回油管为2.4MPa保持30min。试验合格后对管路内部彻底清洗、涂油、用干净白布包扎、封口。

（2）系统管路按编号进行回装，仔细安装密封垫或密封圈，对称均匀把紧连接螺栓，管路安装后按电站要求涂色漆。

3.8 旁通阀及管路安装

（1）在DN250旁通阀安装前，对旁通阀进行耐压试验和密封试验，耐压5.63MPa，10min不产生有害变形和渗漏。

（2）安装钢管排水阀及其管路。

3.9 油压装置安装

3.9.1 集油槽、压油罐安装

集油槽、漏油箱安装后应进行渗漏试验，保持12h后，应无渗漏现象；压力油罐应做严密性耐压试验，试验压力为9.5MPa，保持30min，应无渗漏。

3.9.2 油压装置安装

（1）安装油泵过滤器、卸载阀、安全阀、逆止阀、截止阀等附件。

（2）校验、安装压力表、压力开关、压力传感器、液位传感器、液位计、油混水信号器、安全阀、补气阀以及油压装置控制箱等。

3.9.3 油压装置充油调整试验

（1）从螺杆泵到压力油罐的阀门均打开，用点动启动油泵，检查电动机转向，应与螺杆泵上的箭头所指方向一致，无误后再次启动螺杆泵，向压力油罐送油，直到压力油罐中油位达到正常值，并校核各液位开关的准确性。这期间应注意运转是否平稳，有无震动及异常的噪音。

（2）打开自动补气装置，自动或手动向压力油罐充压缩空气，使压力至0.5MPa，检查油管及各路元件的连接处的密封性，应保证不漏气，不漏油，核对压力传感器和油压表。

（3）调整安全阀至最小压力值，卸载阀在卸载位置，启动油泵空载运行1h，油泵、电动机应工作正常。

（4）整定油压装置各压力信号器的值。

3.10 液压控制柜、电气控制柜和自动化元件安装

液压控制柜和电气控制柜安装；进水球阀系统上的各行程指示开关、压力开关和压力传感器等自动化元件安装。

4 进水球阀系统调试

4.1 无水调试

在压力钢管无水的情况下，操作电磁阀开启、关闭进水阀，调整进水阀启闭时间。分别用工作及备用油泵操作活门及旁通阀，其动作应平稳，开关时间应符合设计要求。活门实际全开位置的偏差，不应超过±10mm。

4.2 充水试验

无水调试完成后，进行引水系统充水试验，充水时从全厂公用供水总管取水，经高压水泵通过进水阀前的压力钢管排水管向引水管道充水。进行密封的动作试验。

4.3 动水关闭试验

在机组联合调试时进行动水关闭试验。

5 结语

江边水电站进水球阀严格按照工艺措施安装，并在安装过程中不断进行分析、论证，优化进水球阀的安装措施，为以后类似进水球阀的安装提供参考经验。