中國儲能網(wǎng)訊:底環(huán)是一個環(huán)形部件,固定在座環(huán)下部,用于安裝活動導葉下軸承,還與轉輪下環(huán)一起構成水輪機的下迷宮環(huán),是水輪機中心的基準部件。抽水蓄能電站底環(huán)的特點主要包括以下幾點:
1. 結構功能:底環(huán)是環(huán)形部件,固定在座環(huán)下部,用于安裝活動導葉下軸承,并與轉輪下環(huán)一起構成水輪機的下迷宮環(huán),作為水輪機中心的基準部件。
2. 設計與材料:底環(huán)過流表面設有不銹鋼抗磨板,這些抗磨板可以焊接也可以螺栓把合在底環(huán)上,以保證導葉轉動靈活。
3. 結構挑戰(zhàn)與優(yōu)化:由于底環(huán)承受較大的水壓力,其結構需要優(yōu)化以分散由座環(huán)傳來的頂蓋向上推力,避免座環(huán)的地腳螺栓受力過大而產(chǎn)生松動。有些設計將底環(huán)和尾水錐管裸露在混凝土外面,以平衡底環(huán)的下壓力和頂蓋的上推力,但這種設計可能導致機組的噪聲和導葉端面間隙問題。為克服這些問題,有些公司和電站設計時,將底環(huán)的剛性和與座環(huán)的把合螺栓分布圓作用半徑加大到同頂蓋相當,并將底環(huán)埋設在混凝土中,以減少對基礎的拉力。
抽水蓄能機組底環(huán)位于機組導水機構過流通道的下部,其上裝有導葉軸套,對導葉起支撐的作用,為保證導葉轉動靈活,其軸套孔應與頂蓋上的軸套孔同心,底環(huán)過流表面設有不銹鋼抗磨板,抗磨板可焊接也可螺栓把合在底環(huán)上。如果把底環(huán)的剛性及其座環(huán)把合螺栓分布圓連接位置,或與座環(huán)環(huán)板連接筒的作用半徑加大到和頂蓋差不多,就可以克服上述后兩項結構缺點。目前國內底環(huán)采用裸露在混凝土外面的電站有桐柏、德國金谷、廣州一期和天荒坪等抽蓄電站。
有些高水頭水泵水輪機在運行相當時間后有座環(huán)松動現(xiàn)象,經(jīng)過分析這是由于底環(huán)剛性不夠,底環(huán)未能充分分擔由座環(huán)傳來的頂蓋向上推力,因而使座環(huán)的地腳螺栓受力過大而產(chǎn)生松動。在一些設計上,底環(huán)與座環(huán)的地連接面很小,底環(huán)受承受的水壓力直接傳到其下面的二期混凝土,頂蓋的上推力通過座環(huán)直接傳到地腳螺栓。因水泵水輪機底環(huán)的承受水壓力的面積要比常規(guī)水輪機大,隨著應用水頭的提高,地腳螺栓的負荷很容易超過混凝土的承載能力,所以對底環(huán)的結構需要優(yōu)化。還有一種設計,底環(huán)和尾水錐管均裸露在混凝土外面。這樣的布置可使底環(huán)的下壓力和頂蓋的上推力基本平衡,機組內水壓作用力大體自身抵消,故對基礎的拉力大為減小。不過這種設計也有其潛在的缺點:
(1)底環(huán)和尾水錐管均裸露在混凝土外面,變成一個容易承受振動的殼體,使機組的噪聲將通過底環(huán)及尾水管傳入廠房。
(2)水泵水輪受水壓時頂蓋和底環(huán)同時向外變形,使導葉端面間隙更容易擴大。
(3)底環(huán)的向下壓力對座環(huán)所形成的彎矩很大,因而增加了固定導葉內緣的應力。
為克服上述結構缺點,有些公司和電站設計時,將底環(huán)的剛性和與座環(huán)的把合螺栓分布圓作用半徑加大到同頂蓋相當,并將底環(huán)埋設在混凝土中,使得底環(huán)與座環(huán)聯(lián)合承受頂蓋的上推力,對基礎的向上拉力大為減少。這一結構保留了常規(guī)底環(huán)下部有混凝土填充的優(yōu)點。如十三陵、廣州二期,缺點是底環(huán)不能更換。
為滿足底環(huán)的可更換的要求,許多低水頭或中小型的蓄能機組將底環(huán)和基礎環(huán)分開,基礎受力由座環(huán)和基礎環(huán)承擔,底環(huán)布置在座環(huán)基礎環(huán)上,底環(huán)不承受懸臂彎矩,僅作為過流部件,如回龍、白山等電站。
經(jīng)過對多個抽水蓄能電站的底環(huán)相關資料的認真分析和研究,結合經(jīng)歷電站電站的安裝經(jīng)驗,總結歸納出底環(huán)安裝以下的建議:
(1)底環(huán)拆裝專用工具
當機坑里襯上段安裝完成后開始外圍混凝土施工,在機坑里襯上段混凝土強度達到設計要求后,安裝底環(huán)拆裝專用工具。建議:底環(huán)拆裝專用工具屬于廠家到貨,建議廠家不采用過流面焊接起吊吊耳或過流面鉆吊環(huán)孔的方式。
(2)底環(huán)定位
底環(huán)定位應牢固可靠:因受空間限制,底環(huán)與座環(huán)固定時現(xiàn)場一般情況下無法鉆鉸銷釘孔,導致無法安裝定位銷釘,這給后續(xù)的施工帶來風險。建議:1) 廠家設計現(xiàn)場焊接式定位銷釘裝置;2) 對稱焊接定位塊4-6組。以確保在進行底環(huán)、錐管二期混凝土澆筑時不發(fā)生位移,確保工程質量。
(3)底環(huán)/泄水環(huán)安裝
1)底環(huán)/泄水環(huán)分若為兩瓣運至安裝間后仔細清洗、檢查組合面、止漏環(huán)等,并將其上的20個套筒拆除清洗。
2)底環(huán)/泄水環(huán)吊裝時使用橋機的雙主鉤,配合手拉葫蘆調整底環(huán)/泄水環(huán)的角度,使底環(huán)/泄水環(huán)側身進入機坑,當?shù)篆h(huán)/泄水環(huán)完全進入機坑后,再起升吊機的一個吊鉤并配合手拉葫蘆,將底環(huán)/泄水環(huán)調平,落在座環(huán)上法蘭面上的臨時鋼支墩上并盡量靠近機坑里襯。
3)將另一瓣底環(huán)/泄水環(huán)用同樣的方法吊入機坑,與先吊入機坑的一瓣底環(huán)/泄水環(huán)在機坑內組合成整體,組合時利用千斤頂配合橋機進行。
4)合縫間隙用0.05mm 塞尺檢查,應不能通過;允許有局部間隙,用0.10mm 塞尺檢查,深度不應超過合縫寬度的1/3,總長不應超過周長的20%;連接螺栓及銷釘周圍不應有間隙。組合縫處的安裝面錯牙一般不超過0.01mm。為防止漏水過水面組合縫應該封焊。
5)最后通過橋機單吊鉤將整體底環(huán)/泄水環(huán)吊起 ,并旋轉一定角度后落于座環(huán)上就位,并進行螺栓及定位銷連接。
6)先進行尾水錐管與底環(huán)/泄水環(huán)焊縫的焊接,再進行錐管與肘管焊縫的焊接。
7)底環(huán)及錐管安裝完成后,再進行管路安裝,最后澆筑二期混凝土澆筑及灌漿處理。




