灯泡贯流式水轮发电机组管型座安装新方法

王志东

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海 尖扎 811999）

灯泡贯流式水轮发电机组管型座安装新方法

王志东

（青海大唐国际直岗拉卡水电开发有限公司，青海 尖扎 811999）

摘要：黄河直岗拉卡水电站5号水轮发电机组土建及机电安装工期为2013年9月20日-2014年5月31日，工程建设工期短，又是冬季施工，为保证工期，节约时间，将管型座内壳体在安装场组装完毕，整体吊入机坑，节约15d直线工期。

关键词：管型座；吊装

1前言

直岗拉卡水电站位于黄河干流上游的青海省尖扎县与化隆县交界处，距上游李家峡水电站坝址7.5km，距青海省西宁市公路里程109km。电站安装5台单机容量为38MW的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量19MW。电站以发电为主，主要建筑物由厂房、泄水闸、开关站及左岸土石坝组成。电站分为两期工程建设，第一期建设四台机组，于2002年8月正式开工，2005年5月～2006年6月1～4号机组相继发电。第二期于2013年9月20日开始五号机组扩容建设，2014年5月31日投产发电。

2管型座介绍

管型座内壳体共分4瓣，整体组装后外形尺寸为15.52m×7.3m×3.035m（未算翻身工具尺寸，加翻身工具尺寸长为16.15m），重97t。内壳体分瓣外形尺寸、重量及组装后整体尺寸如图1所示。

3施工平面布置

由于管型座组装后尺寸较大，厂房内桥机起吊重量也仅为32t，因此无法进行管型座安装；同时由于厂房屋顶已经安装，门机的起吊高度设计为16m，实测起吊高度为15m，去除屋顶高度3m，起吊高度小于12m，无法按照厂家提供的管型座安装指导方法（先将管型座翻身、再吊至基坑内）进行安装。

图1管型座

3.1组装平台布置

由于以上原因，采用在塔顶2052m高程左侧平台进行管型座内壳体组装。由于门机的轨距为17.5m，考虑安全距离，管型座组装时长度方向与水流方向垂直进行组装，组装位置总体布置见图2所示。

3.25号基坑内布置

利用顺水流方向灯泡头支撑基础钢筋焊接一个地锚，作为管型座吊装至底部后调整角度用牵引点。

3.3内壳体吊装设备表（见表1）

表1内壳体吊装设备表

4管型座吊装方案

4.1管型座安装流程

施工准备→吊具、吊点等检查→起吊安装→在原地吊起试验→放下重复吊起→吊至基坑内（顺水流方向）→将下部钢丝绳摘除→使用倒链牵引调整角度→将管型座内壳体垂直于水流方向斜放在流道内→将上部吊点改至上竖井吊点处→重新起吊至内壳体竖直→将内壳体吊装至安装位置→临时加固

图2施工平面布置图

4.2吊装方案

4.2.1吊装前准备

内壳体吊装前需对内壳体吊点、吊具、门机、钢丝绳等进行检查，确保吊装设备的安全可靠性，并对吊装作业人员进行技术交底。

4.2.2吊装方法

本工程管型座内壳体吊装需考虑以下几个因素：①门机起吊高度为15m，考虑厂房保暖屋顶高度3m，吊点至吊物底部需小于12m；②5号机组顶部保暖屋顶仅可以打开7.4m的距离；③5号基坑底部无法将内壳体整体水平放置，流道前两侧混凝土墙体距离约12.2m，流道上游底板高程2017.929m，流道盖板混凝土高程为2032.071m，混凝土厚度1.963m，中间距离12.179m；④在5号基坑内只有流道上游、进水口闸门后区间可以放置内壳体。

由于以上原因，吊装方案总体思路为在塔顶使用门机将内壳体垂直于水流方向吊起，吊起后内壳体需倾斜35°～60°，吊点至底部距离小于12m；然后使用门机将其吊至5号机组顶部，先将其慢慢下放至底部（已过屋顶、上部离屋顶1m左右），然后调整大车位置，再放下一些，如此反复，直至内壳体整体全部放至屋顶下方；然后将内壳体吊放至5号基坑靠下游方向，底部不落地，然后移动小车将内壳体放至流道上游、进水口闸门后，使其底部在2017.929m底板上，顶部靠在2032.071m高程下方的混凝土上；待落稳后，将内壳体上下部吊点均摘除，将上部吊点移至内壳体上竖井两侧吊点上；然后使用门机将内壳体翻身、立直；先将内壳体吊起距离约20cm，然后放下，再重新吊起，放至安装位置，初步调整完成固定后，将吊点摘除，完成内壳体吊装工作。

各步骤详细布置和计算如下：

（1）内壳体吊点、钢丝绳布置和计算

使用内壳体左右两个分瓣上的出厂吊耳作为吊点，吊点位置如图3所示。起吊时使用两根直径52mm、长16m的钢丝绳作为主吊绳按照图4所示方法缠绕吊装；再使用另外两根直径52mm、长16m的钢丝绳作为副吊绳同样按照图4方法缠绕吊装。其中上部吊点使用85t卸扣，下部吊点使用55t卸扣。由于每根钢丝绳长16m，经此缠绕方式吊装后，单边起吊钢丝绳长度按照5m计算。

按照此方法进行起吊时，由于上下部钢丝绳一样长，而上部吊点靠近圆外侧，并且比下部吊点低约2m，在起升时，上部吊点先起，在起至一定高度时，下部吊点承受重量随同起升，在起升后，内壳体受重心和绳长影响，形成一定的斜度而吊起，吊起的角度经理论计算，按照此方法吊装可达到54°左右，吊起后吊点至底部距离1.44m、内壳体垂直投影长10.78m、内壳体高度方向投影13.76m，吊装后模拟图如图5所示。此方法满足起吊高度小于12m、流道前两侧混凝土墙体距离12.2m及底板至流道盖板混凝土中间距离12.179m等起吊要求。

在起吊时，上部吊点受力越来越大，下部吊点受力越来越小，直至如图位置；此时两吊点矩离分别为0.57m、2.45m，经受力分析，上部吊点总受力为79.5t，下部吊点总受力为23.2t；经力的分解后，上部吊点每侧受力55.7t，下部吊点每侧受力17.9t，由于每侧钢丝绳为三根，因此上部吊点每根钢丝绳受力为18.6t、下部吊点每根钢丝绳受力为5.97t。

图3内壳体吊点布置图

图4钢丝绳缠绕方法图

图5内壳体吊装后形状和尺寸

查GB/T2018-2006国家规范6*37+FC-52-1670钢丝绳最小破断拉力为1490kN，因此整体吊装钢丝绳的安全系数，按照上部钢丝绳计算为1490/9.8/18.6=8.17＞4.5，符合国家规范要求，满足施工要求；上部吊点受力55.7t，卸扣为85t，满足施工要求；下部吊点受力18.6t，卸扣为55t，满足施工要求。

当内壳体放至底部，将吊点改至上竖井两侧吊点时，最大受力为整体起吊后，钢丝绳缠绕方法仍同图4方法，此时每侧受力为49.5t，每根钢丝绳受力为16.5t，1490/9.8/16.5=9.21＞4.5，满足施工要求。

（2）内壳体吊至5号机组上方后吊装方法

内壳体吊起时方向为垂直于水流方向，先吊起离地20cm左右，使用牵引绳将内壳体牵引至顺水流方向，然后起吊至超过屋顶高度；行走门机至5号机组上方，将内壳体下竖井先落放至屋顶下方，然后使用牵引绳将内壳体调整为垂直于水流方向；再通过移动大车和主钩下落，将内壳体整体放至屋顶下方、直至落至接近底板位置；然后行走小车，将内壳体整体斜靠在2032.071m高程下方的混凝土上；靠牢后将吊点摘除，将上部吊点改至上竖井两侧吊点；起吊、翻身完成后，吊起离地，再落下；重新吊起后落放至安装位置，并进行临时固定。吊装示意图如图6所示。

图6内壳体从5号机组顶部至安装位置吊装示意图

4.3吊装人员配置（见表2）

表2吊装人员配置表

4.4安全技术措施

（1）工程技术人员在管形座安装前对管型座安装期间的安全事项进行安全技术交底。

（2）施工现场人员要发放本工种所需的劳保护具、用品，作业人员必须配带安全帽，凡属高空作业必须佩带安全带。

（3）管型座的安装和寄存应平稳，防止倾倒和滚动。

（4）起吊设备、吊装工具、锚点等在使用前必须通过安全小组的安全验收，且使用过程中定期组织人员进行检查，发现问题及时处理。

（5）起吊作业时，由一人进行统一指挥。

（6）钢管上焊接的吊耳，焊后必须认真检查，确认牢固后方可使用。

5经验总结及推广

目前制造厂给出的安装指导书都是基坑内组装，这样做对于工期时间长还可以，但对于直线工期较短而言是不适宜的，而采用整体吊装是比较科学的方法，可以缩短直线工期15d，是值得推广的安装新方法。

中图分类号：TV547.3

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）12-0036-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.013

收稿日期：2014-11-25

作者简介：王志东（1975-），男，助理工程师，从事水电站机电安装、检修、维护工作。