三峡电站蜗壳盘形排水阀操作杆断口修复.pdf

第 3 1卷 第 5期 2 0 0 9年 5月 华 电技 术 Hua d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 31 No ． 5 Ma v ． 2 0 0 9 三峡 电站蜗 壳盘形排水 阀操作杆 断 口修复 T h e s p i r a l c a s e d i s k s h a p e d d r a i n v a l v e j o y s t i c k f r a c t u r e r e p a i r o f T h r e e Go r g e s Hy d r o p o we r S t a t i o n 肖汉 ， 周耀 隆 XI AO Ha n， ZHOU Ya o — l o n g ( 中国水利水电第八工程局， 湖南 长沙4 1 0 0 0 7 ) ( C h i n a Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o p o w e r E n g i n e e ri n g B u r e a u N O ．8 ， C h a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ， C h i n a ) 摘要： 三峡右岸电站 2 2机组在调试运行 中蜗壳盘形排水阀操作杆断裂， 在无法更换的前提条件下， 只能 进行修 复。经过认真研 究对 比， 最终采用钨极 氩弧 焊接 和机械加 工的方法进行修 复。对具体 处理方案和 处 理结果进行 了分析和总结， 并针对今后同类问题的处理给出了相应的建议。蜗壳盘形排水阀操作杆修复后， 满足 细长构件 的高精度技术要 求。 关键词： 蜗壳； 盘形阀； 断口； 钨极氩弧焊； 修复 中图分类号 ： T V 7 3 4 ． 2 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 4—1 9 5 l ( 2 0 0 9 ) 0 5—0 0 5 4— 0 3 Ab s t r a c t ： I n c o mmi s s i o n o f Un i t N o ． 2 2 o f T h r e e Go r g e s R i g h t Ba n k Hy d r o p o w e r S t a t i o n，t h e v o l u t e s h a p e d d i s k d r a i n v a l v e j o y s t i c k h a s b r o k e n ．T h e j o y s t i c k h a s t o b e r e p a i r e d f o r i t i s i m p o s s i b l e t o b e r e p l a c e d ．A c c o r d i n g t o c a r e f u l s t u d y a n d c o mp a r i s o n ．t h e t u n g s t e n a r g o n a r e we l d i n g t e c h n o l o g y a n d me c h a n i c a l w o r k o u t we r e a d o p t e d fi n a l — l v for t he r e p a i r ．The c o n c r e t e p r o c e s s i n g s c h e me a n d t h e r e s u l t we r e a na l y z e d a n d s u mma r i z e d，a nd r e l e v a n t p r o po s — a l for t h e h a n d l i n g o f f u t u r e s a m e p r o b l e m w a s g i v e n ．A f t e r t h e r e p a i r ， t h e j o y s t i c k c a n m e e t t h e t e c h n i c a l r e q u i r e — me n t s o f h i g h — p r e c i s i o n f o r s l e n d e r p i e c e ． Ke y wo r d s ： s p i r a l c a s e：d i s k t y p e v a l v e； f r a c t u r e ；t u n g s t e n a r g o n a r c w e l d i n g ；r e p a i r 0 引言 三峡右岸电站每台机组蜗壳设计了 1 个盘形排 水阀， 蜗壳盘形排水 阀是为了机组停机检修时排除 蜗壳 内的积水而设置的。排水阀阀座安装在蜗壳底 部 ， 操作接力器安装在 E L 4 4 m廊道 内。在三峡右 岸电站 2 2机组安装调试运行过程 中， 由于操作不 当， 接力器操作杆的最上面一节断裂， 与其相连接的 螺栓拉伤 ， 下部的 2节操作杆完好无损。每节操作 杆通过螺栓连接 ， 每个操作杆上都有加工配合面 ， 操 作杆的精度很高， 同心度 0 ． 1 m m， 垂直度0 ． 0 5 m m。 机组发电在即， 如何修复盘形排水 阀是一个 亟待解 决的难题 。 1 处理方案的确定 盘形排水阀接力器操作杆断裂示意图如图 1所 收稿 E t 期 ： 2 0 0 9—0 2— 0 4 示 ， 图中有一个断 口， 且螺杆 、 螺帽的丝扣已经拉坏， 无法取出来。针对断裂性质， 有 2种处理方案。 ( 1 ) 第 1 种方 案： 用 同种机组 的蜗壳盘形排水 阀操作杆更换 。 ( 2 ) 第 2种方案 ： 将断裂 的操作杆在现场进行 修复。 分析以上 2种处理方案 ， 第 1种方案无法实现， 因为蜗壳进入 门的直径只有 6 5 0 m i l l ， 而操作杆的止 水法兰直径有 8 2 2 m I n ， 没法更换操作 杆。因此， 只 有第 2种方案可行。 2 方案的执行 第 2种处理方案需要保证 3节操作杆 3处精加工 面的同心度为 0 ． 1 m m、 止水法兰的垂直度为 0 ． 0 5 m i l l 。 此构件的管径只有 1 5 9 m m， 而连接总长度为6 9 3 6 m m， 由于焊接变形难以控制等原因， 在现场处理无法满足 精度要求 。 针对 以上2 点 ， 可将 0 1 5 9 m m的操作杆与 第5期 肖汉， 等 ： 三峡 电站蜗壳盘形排水 阀操作杆断 口修复 。 5 5 图 1 盘 形排 水阀接力器操作杆 断裂示意图 法兰盘分离 ， 在车问处理操作杆上螺栓松动 的部位。 处理好后 ， 在现场将 操作杆与止水法兰连接。处理 步骤 、 焊接选材及变形控制按照以下方案执行。 2 ． 1 处理步骤 ( 1 ) 将操作杆从蜗壳进 入门取出 ， 在 车床一 E将 阀杆上 3处精加工面的 同心度调整在 0 ． 1 mm 内。 将螺杆、 螺帽和操作杆加 固， 使其连接成 一个 整体 ， 然后进行断 口位置加工 ， 保证其平面度 ， 并做渗透检 查 ， 直到检查无缺陷。用车床加工出单边 3 0 ‘ V” 形 坡 口。 ( 2 ) 在车床上将操作杆加工 面同心度调整在允 许范围内， 固定两头 ， 在螺帽的两边加工出“ V” 形坡 口， 深约 1 5 l l l I I 1 。在车床上进行焊接 ， 利用车床的精 度配合百分表进行焊接监控 ， 焊接完成后检查加工 面的同心度 ， 在这种加固 期监控的条件下 ， 保证同心 度检查合格 。 ( 3 ) 将断口位置的内径进行精加工 ， 深 2 0 0iT l I l l ， 直径为 01 3 1 m m。根据加] 二 数据 ， 加工 1根与断 口 处母材焊接性相匹配 的轴 ， 选用 Q 2 3 5 B材料 ， 轴 的 几何尺寸如 图 2所示。保证轴 与管 子配合 为紧配 合 。在加工厂将轴用铜棒打人 ， 在车床上检查轴和 操作杆的同心度 。 ( 4 ) 在现场将与阀杆连接的止水法兰 固定在钢 性平 台上 ， 调整其水平度在 0 ． 0 l mm以内， 将其断 口 打磨平整 ， 打磨 出 3 0 。 的单边 “ V” 形坡 口， 对需要补 焊的 缺 口进 行 修 补 ， 并 做 P T检 查 ， 直 到 检 查 无 缺陷。 ( 5 ) 将加工好的轴和操作杆运输 到现场， 通过蜗 壳进入门将工件挪到安装部位 。将轴和止水法兰的 断口进行预装 ， 检查操作杆与止水法兰的加工面的垂 ／ ／／／／／／／／／／／／／／／／／ lI一 与 操 作 杆 与 止 水 泫 兰 连 接 断 口 连 接 I ／／／／／／／／／／／／／／／／／ 20 0 —●_ 40 0 图 2轴的几何尺 寸图 直度 ， 保证垂直度在 0 ． 0 5 m m以内。用塞尺检查配合 问隙， 根据间隙加相应厚度 的铜垫， 使其 紧配合成一 个整体 ； 再次检查其垂直度 ， 直到符合要求； 然后 ， 在 均分 3点的位置加固。焊接前将百分表固定在 9 0 。 方 向进行监控， 根据焊接变形随时调整焊接顺序。 2 ． 2焊接材料及焊接方法的确定 根据母材材质 Q 2 3 5 B， 选择与其 桕匹配的焊接 材料为 J 5 0 7焊条和焊丝 J 5 0 ， 焊接方法为焊条 电弧 焊和非熔化极氩弧( T I G) 焊。下面分析 2种焊接方 法的特点。 ( 1 ) 焊条 电弧焊的特点 。 1 ) 设备 简单 ， 灵 活方便 ， 手工操 作 ， 劳动 强度 大 ， 生产率低。 2 ) 焊接坡 口加工要求较低。 3 ) 焊接飞溅多 ， 焊接状况较差 。 4 ) 焊接电流密度较小 ， 焊接热影响较大 。 5 ) 焊接变形控制较难。 ( 2 ) 非熔化极氩弧( T I G) 焊的特点。 1 ) 设备简单 ， 机动灵活 ， 适用面广。 2 ) 焊接坡 口加工要求低 。 3 ) 焊接无 飞溅 ， 对焊 接 区域不会 造成 二次 污 5 6 华 电技 术 第 3 1卷 染 ； 焊缝成型美观， 无药渣。 4 ) 可以根据坡 口的实际情况 ， 选择填充焊丝或 不填充焊丝。 5 ) 可进行脉冲焊接 ， 焊接速度低 ， 熔敷率小， 焊 接工艺规范选择范围大 ， 可以有效地控制焊接变形。 盘形排水阀修复焊接的重点和难点是保证焊缝 质量 、 严格控制焊接变形。根据上述分析 ， 修复焊接 方式采用非熔化极氩弧焊( T I G) 焊接最合适。焊接 设备参数： 型号， WS一 4 0 0； 氩气纯度 ， 9 9 ． 9 9 ％ ； 焊丝 牌号， J 5 0 ； 焊丝规格 ， 2 ． 5 n l m； 氩气流量 ， 8 L ／ m i n 。 2 ． 3 螺栓松动位置焊接 在车床上焊接一层 ， 测量一次 ， 依据测量数据调 整焊接顺序。层问温度控制在 1 7 0～ 2 1 0℃ ， 直到焊 接完成。焊完后缓慢 降温 ， 防止快速冷却 。焊缝检 查方法为常温下 f y r 检查 。 2 ． 4 现场操作杆与止水法兰焊接 根据安 装精度 的需 要 ， 选 用非 熔化极 氩 弧焊 ( T I G) ， 焊接变形控制如图 3所示 ， 焊接技术参数为： 母材 ， Q 2 3 5 B ； 坡 口形式， V形 ； 焊接位置 ， 横焊 2 G； 焊 接方法 ， 非熔化极氩弧焊 ； 焊缝等级 ， 一类 ； 焊工人数 ， 2人 ； 电源极性 ， 直流正接法 ； 层间温度， 1 7 0～ 2 1 0 ~ C； 预热 ， 6 0 ~ C； 焊材， 焊丝 E R S 0一( 0 2 ． 5 m m) 。采用多 层多道分段对称跳焊 ， 焊缝分段 长度应根据 工件 的 变形量进行调整 ， 焊接工艺参数见表 1 。 焊缝共分 2 4道焊接完成 ， 焊完后缓慢降温 ， 防 止快速冷却。焊缝检查方法为常温下 检查。 焊接完成后 ， 将设备按照原来的安装程序安装 ， 调试 、 保证精度满足安装要求。 3 结论 此类高精度设备 的修复在行业内很少遇到， 针 对设备 的使 用要求 ， 在修 复过程 中需 要注 意 以下 几点 ： ( 1 ) 构件较长 ， 同心度和垂直度要求高 ， 应利用 机械加工设备 ( 车床 ) 保证 同心度 ； ( 2 ) 焊接变形 的控制 ， 应做到精益求精 ， 监控数 图 3 操作杆与止水法兰焊接控 制示意图 表 1 操作杆与止水法兰的焊接工艺参数 5 ( 1 7 ) ( 2 0 ) ( 下转 第5 8页) 5 8 华 电 技 术 第 3 1卷 球活动网板的转轴 由电动装置来驱动 ，执行机构限 位调整不 当导致活动网板不能关闭到位 ， 致使壳体 与内壁之 间形成较大的缝隙 造成逃球 。 ( 3 ) 收球活动网板 的间隙不均匀，致使收球 网 污染而堵球或卡球。 ( 4 ) 凝汽器进 I： 3 水室存在涡流 、 死角 ， 胶球聚集 在水室中。 ( 5 ) 胶球质量差。新球较硬或过大 ， 不 易通过 管束。 ( 6 ) 环形管道长，增大 了胶球循环阻力 ，在 阀 门和弯头处容易产生积球。 ( 7 ) 凝汽器水室结构不合理 。 3 原 因排查 ( 1 ) 夏季工况下收球 率 明显偏高 ， 最 高可达到 9 5 ％ ， 最低也有 8 0 ％ ； 而冬季工况下收球 率明显较 低 ， 只有 5 0 ％左 右， 有时甚至为零。分析运行方式 可知 ， 由于冬季工况下循环水泵采用低速运行 ， 造成 循环水流速降低 ， 胶球穿越管束H e l l 量不足 ， 堵在管 口或管束 内。在凝汽器检修时发现凝汽器管束内存 有大量胶球 ， 证实了该分析的正确性 。 ( 2 ) 胶球清洗装置收球 网为大 口径倒 V形结 构， 收球网的开启和关闭为电动操作。对收球网观 察发现 ， 收球 网关闭不到位， 存 在跑球现象； 同时还 发现收球网面存有水垢和污物。说 明格栅式收球网 阻力大， 致使收球网前后形成一定压差 ， 软胶球不 能顺利沿格栅正常滚动而卡在栅板上 。 ( 3 ) 检查胶球。系统选用的胶球 为“ 软球” ， 直 径为 1 8 m l T l， 经浸泡后发现 ，胶球湿态密度与循环 水相同，胶球可以浮在水中任意位置 ，说明胶球质 量合格。 ( 4 ) 机组检修凝汽器水室发现积球现象 ， 说 明 凝汽器水室结构不合理。 ( 5 ) 对胶球 系统管道 进行检查 发现 有积球 现 4 改进措施 ( 1 ) 在冬季工况下 ， 胶球清洗装置投入时关闭 循环水系统联络 门， 增加 l台循环水泵以提高循环 水流速 ， 保证收球率在合格范围内。 ( 2 ) 收球 网电动关 闭后再手动关 闭， 确保其严 密； 同时 ， 收球网增加前后压差表 ， 根据压差对格栅 进行反 冲洗 。 ( 3 ) 定期检查胶球质量 ， 发现胶球磨损或失去 弹性应及时更换 。 ( 4 ) 凝汽器水室死 角加装弧形衬板 ， 防止在死 角积球 。 5 改进后的效 果 通过以上改进措施 ， 胶球收球率低的问题得到 了彻底解决 ，如今胶球收球率均在 9 8％ 以上， 凝汽 器端差全年平均为 3 ℃。实践表 明，胶球清洗装置 的定期正常投用 ，能及时清除掉凝汽器管束 内壁污 物 ， 使凝汽器管束保持较高的清洁度，对提高机组 经济性能起到非 常重要 的作 用。但是， 单独靠胶球 清洗装置来提高收球率也不现实 的， 需要对相关 的 设备进行改造及循环水运行方式进行配合调整才能 提高收球率。 参考文献： [ 1 ] 陈贵星， 尚勇． 汽轮机凝汽器胶球清洗系统控制的完善 [ J ] ． 华北电力技术 ， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 4 1 — 4 2 ． [ 2 ] 缪国钧， 葛晓霞． 凝汽器脏污及漏气对循环水系统优化 目标值的影响[ J ] ． 汽轮机技术， 2 0 0 8 ， 5 0 ( 1 ) ： 4 3— 4 5 ． ( 编 辑 ： 刘芳 ) 作者简 介： 郭立斌 ( 1 9 7 0 一 ) ， 男 ， 安徽滁州人 ， 太仓港协鑫发 电有限公 司工 象 ， 说明胶球系统管道设计不合理 。 程师， 从事火电 厂运行管理和电气技术管理方面的 工作r、 。●。． ◇● ●◇．。●(_ =_ 1● ≯ ●。。 。●◇(1 ．_ ≯●◇●。● ● ◇。‘◇●◇●◇● ◇●。●◇●。●。●◇●o●◇● ≯●。●。● ◇●。。◇。( _ > 。 。t = == )‘() ‘ 。‘◇● > ‘◇● ≯ ‘ ◇。◇● ( 上接第 5 6页) 据是下一步施工 的依据 ， 故 需要选 择合适 的监控时机和监控测量点 ； ( 3 ) 焊接修复时， 应保证焊接质量， 避免返修变 形 ， 影响设备精度。 4 结束语 由于选用 了正确的施 工程序和正确的焊接方 式 ， 三峡右岸 电站 2 2机组蜗壳盘形排水阀操作杆 修复处理效果 良好。 目前 ， 2 2机组运行 了 6个月 ， 设备运行状态完好。该处理方法可供类似设备缺陷 处理时参考。 ( 编辑 ： 刘芳 ) 作者简介 ： 肖汉( 1 9 7 3 一 ) ， 男 ， 湖南邵阳人， 中国水利水电第八工程 局工程 师 ， 从事水电机组的安装 及调 试方面 的工作 。 周耀隆 ( 1 9 6 5 一 ) ， 男 ， 湖南衡 阳人， 中国水利水 电第八 ] 二 程局高 级技师 ， 从事焊接管理方面的工作