尾水錐管破壞機(jī)理及改造施工新技術(shù)

尾水錐管破壞機(jī)理分析及改造施工新技術(shù)1前言目前，國(guó)內(nèi)有些電站運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，再加上當(dāng)時(shí)技術(shù)水平所限，在材料選擇、結(jié)構(gòu)型式、工藝方法上不盡合理等諸多因素導(dǎo)致整個(gè)尾水錐管空蝕磨損嚴(yán)重，并最終形成大面積破壞。另外部分電站增產(chǎn)擴(kuò)容，原尾水錐管已不符合新水輪機(jī)的要求，必須重新改造。下面是錐管改造的幾個(gè)成功實(shí)施案例：xx水電站廠6F機(jī)組尾水錐管由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，泥砂磨損不斷加劇，機(jī)組過流部件磨蝕日益嚴(yán)重，2004年底在6F機(jī)組大修中，對(duì)尾水錐管進(jìn)行了改造，更換了里襯鋼板。并于2005年底、2008年初先后對(duì)4F和2F機(jī)組錐管進(jìn)行了改造施工。東江水電站4F機(jī)組尾水錐管，因二期混凝土存在缺陷，為防止缺陷進(jìn)一步發(fā)展，確保機(jī)組正常運(yùn)行，于2006年10月對(duì)4F機(jī)組錐管進(jìn)行了改造。截止目前以上改造后的機(jī)組均運(yùn)行良好，發(fā)電量有了顯著提高，增加了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2尾水錐管破壞機(jī)理分析2.1破壞特征通過查閱多臺(tái)機(jī)組錐管運(yùn)行記錄資料及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，錐管破壞主要有如下特征：1）靠近轉(zhuǎn)輪出口的尾水管直錐段上部里襯鋼板（約1/4高度范圍）易發(fā)生裂紋破壞。2）里襯鋼板裂紋初期多呈垂直狀，逐漸發(fā)展呈樹枝狀，最后直至穿孔、撕裂脫落。3）基礎(chǔ)環(huán)與里襯鋼板焊縫局部或全部開裂，鋼板撕落，部分裂紋兩側(cè)錯(cuò)臺(tái)。4）裂紋開展寬度、長(zhǎng)度、變形呈遞進(jìn)發(fā)展，呈脆性破壞。5）里襯鋼板與混凝土面分離，大面積空鼓，或支座墩間的二期混凝土已基本淘空，支墩鋼筋裸露，空洞內(nèi)形成大量暗洞及倒懸孔，縱橫交錯(cuò)，空洞內(nèi)混凝土由于長(zhǎng)時(shí)間受水流沖涮，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。6）補(bǔ)氣短管剪斷，槽內(nèi)充滿積水與混凝土殘?jiān)?，補(bǔ)氣功能基本喪失。2.2破壞機(jī)理分析尾水錐管位于水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪出口，是水輪機(jī)過流通道的一部分，也是容易發(fā)生破壞事故的部位。通過對(duì)多個(gè)電站的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及資料分析，產(chǎn)生錐管破壞的因素多而復(fù)雜，且每個(gè)電站由于其運(yùn)行工況、原施工工藝及質(zhì)量等諸多因素的影響，破壞機(jī)理不盡相同，綜合分析主要有以下幾個(gè)方面。1）機(jī)組運(yùn)行狀況分析：水輪發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中一般擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)(尤其是單機(jī)容量相對(duì)較大的機(jī)組)，因此振動(dòng)區(qū)運(yùn)行矛盾較突出。水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)輪出口水流在尾水管內(nèi)形成一真空渦帶，渦帶以一定的頻率在尾水管內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并周期性地掃射尾水管四周，產(chǎn)生周期性的壓力脈動(dòng)，引起機(jī)組劇烈振動(dòng)，直接對(duì)尾水管里襯鋼板產(chǎn)生相當(dāng)大的破壞作用。2）錐管里襯鋼板與混凝土粘結(jié)存在空隙。該部位里襯鋼板外壁與混凝土雖設(shè)有加筋板，但間距偏大且與混凝土結(jié)合面很小，里襯鋼板與混凝土粘結(jié)力較小，加上里襯鋼板與混凝土接觸面難以避免空隙，所以其結(jié)構(gòu)難以抵抗機(jī)組振動(dòng)及脈動(dòng)，一旦里襯鋼板出現(xiàn)裂紋，水通過裂紋滲進(jìn)里襯背面，導(dǎo)致背面壓力增加，在振動(dòng)、脈動(dòng)高速水流撞擊等疊加作用下，里襯鋼板本身附加自振，不能抵抗破壞動(dòng)能。裂紋出現(xiàn)后里襯整體穩(wěn)定破壞，里襯鋼板開裂寬度增大、空鼓間隙增大，呈惡性循環(huán)發(fā)展。扒3酬）早期建設(shè)的宴水電站受技術(shù)點(diǎn)水平所限，存暮在材料選擇、站結(jié)構(gòu)型式及工胖藝方法上的不端足，加之里襯耍鋼板在施工焊拐接及檢修中的蕩多次補(bǔ)焊，鋼尊板未采取相應(yīng)閥的溫控措施，斧造成局部溫度跪過高，受熱不姿均勻，存在較容大的殘余應(yīng)力丑及變形，從而成降低了焊縫及佛里襯鋼板的抗鋸疲勞強(qiáng)度。捧4卸）部分錐管因負(fù)里襯鋼板結(jié)構(gòu)鍛強(qiáng)度偏低。里貨襯鋼板作為承堅(jiān)壓構(gòu)件，須具胳有足夠的強(qiáng)度婚和抗疲勞破壞毀能力?？紤]振猛動(dòng)和疲勞的影脹響，鋼板材料津應(yīng)具有良好的平塑性和較高的散沖擊韌性。衰5遮）補(bǔ)氣量不足屑產(chǎn)生的破壞。暈尾水字錐討管補(bǔ)氣好通常敵采用自然補(bǔ)氣切方式，術(shù)當(dāng)補(bǔ)氣閥和補(bǔ)清氣管道遭受破屠壞時(shí)，水輪體機(jī)雙在辣高速取運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，盛尾水錐管不能腰正常補(bǔ)氣，產(chǎn)少生避渦帶爹與真空，加大榆了尾水錐管和百機(jī)組的振動(dòng)，已并進(jìn)一步誘發(fā)訪尾水錐管及轉(zhuǎn)皂輪產(chǎn)生裂紋。冶2.宿3糾破壞的危害性妙尾水錐管破壞侮將導(dǎo)致歇機(jī)組軸向，橫信向振動(dòng)增大，魯且喊尾水心錐愧管壁振動(dòng)劇烈州并添產(chǎn)生兄巨大否的噪音及周期跑性的水流沖擊杯，嚴(yán)重時(shí)甚至漠發(fā)生共振揮；同時(shí)將園縮短機(jī)組的檢亂修周期，增加衡檢修的復(fù)雜性團(tuán)，耗費(fèi)大量的炮人力、物力，胡減少發(fā)電量。損3沒絞尾水錐管改造腿施工方案棍機(jī)組尾水錐管罪改造采用鑲嵌倚式結(jié)構(gòu)（見稅圖夸1筆），特別對(duì)一斑些增容機(jī)組，丈轉(zhuǎn)輪口徑放大凱后，尾水錐管圣必須相應(yīng)放大侄，以滿足機(jī)組更運(yùn)行的要求。竟對(duì)那些運(yùn)行幾屬十年的老電站純，義尾水錐管進(jìn)口銹一方面流速較蝶高，金屬表面羊沖刷嚴(yán)重，另創(chuàng)一方面空蝕破春壞嚴(yán)重，且當(dāng)寄初結(jié)構(gòu)上對(duì)真克空負(fù)壓的作用勉考慮不足，錨蒼桿數(shù)量偏少，戲多有脫殼發(fā)生奇。大部分錐管烈改造均可考慮龍采用該結(jié)構(gòu)。傘圖掉1著橋尾水錐管改造疾鑲嵌式嶼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖中：振①潤(rùn)原基礎(chǔ)環(huán)班；骨②衛(wèi)原混凝土；竄③暗新基礎(chǔ)環(huán)祥；驚④翼新錐管；搖⑤豬新澆混凝土鹽；百⑥姥原錐管搖。窩由于改造后轉(zhuǎn)午輪出口下環(huán)高繩度增加，因此躬將基礎(chǔ)環(huán)加長(zhǎng)煮，將原基礎(chǔ)環(huán)燥與錐管相接的毫法蘭割去，并箏向下割去一段游錐管段，同時(shí)摘將混凝土鑿除祖（上部至原基鐮礎(chǔ)環(huán)，毅下部底板便于敗焊接為宜遼，寬部約解800mm埋~迎1000mm存）。加長(zhǎng)的基面礎(chǔ)環(huán)分瓣吊入井機(jī)坑安裝，焊待接加固。上部慌與原基礎(chǔ)環(huán)焊先接扒，再將各瓣組腔焊在一起五；主焊后將流道內(nèi)哄臨時(shí)分瓣面和獎(jiǎng)加強(qiáng)用的肋板享割下，激進(jìn)行獲測(cè)量、修補(bǔ)，樸最后環(huán)焊協(xié)接量尾水錐管的連初接段。新制的剪一段尾水錐管匆由不銹鋼板制我成，側(cè)分伶3羞瓣，在原尾水讀錐管上端開出恩坡口后，將擋完板在外側(cè)封焊故，然后將各錐謙管板鑲地入含焊牢鴨，并洗打磨流道。錐沙管里襯鋼板外額側(cè)加肋，并焊些一定數(shù)量的錨醬桿，以加強(qiáng)與房混凝土之間的正連接強(qiáng)度，然猛后進(jìn)行鋼筋網(wǎng)普的恢復(fù)及灌漿古系統(tǒng)的布設(shè)，違最后進(jìn)行混凝旬土的回填、水宅泥接觸灌漿和燙化學(xué)灌漿。窯4紀(jì)尾水除錐管改造啦工程實(shí)例白xx卡水電站游6F角機(jī)組尾水錐管售由于運(yùn)行時(shí)間乏過長(zhǎng)閣，揭200扎4哈年初發(fā)現(xiàn)尾水竹錐管進(jìn)人孔漏望水，經(jīng)檢查發(fā)咱現(xiàn)尾水錐管里練襯補(bǔ)氣管上、滿下部及補(bǔ)氣管教與里襯連接處滔嚴(yán)重氣蝕，為連此，廠方?jīng)Q定懲對(duì)尾水錐管進(jìn)世行改造處理。桂現(xiàn)以婚xx充水電站廠殃6F東機(jī)組澆技術(shù)改造為例識(shí)，淺談灣錐管改造施工啟技術(shù)沙。錐管頂部直疾徑唉6.027m騙，底部直徑燥7.586m透，由于工作場(chǎng)替地狹窄及交叉觀作業(yè)，給施工卸帶來較大難度慎。對(duì)此，在施鴿工過程中采取輕了一些新的施德工方法及施工輩工藝，順利完腎成了改造任務(wù)蛋，短6F狡機(jī)組至今運(yùn)行洋良好。施工工鴉藝流程如姐圖淹2消。存圖相2之嗎尾水錐管改造國(guó)施工工藝流程絞圖宋4.1毫辯錐管里襯鋼板連割除與混凝土餓鑿除穴錐管里襯鋼板狼采用等離子切賠割機(jī)切割?；炜鹉敛捎萌肆Υ謩?dòng)風(fēng)鎬鑿除紙，吊斗出渣。叛混凝土鑿除時(shí)低要保護(hù)好原機(jī)遷電設(shè)置的管道甚及埋件，保證遼混凝土外形弧胞面鑿除后平整并順滑，壁面各碗點(diǎn)距錐庭管翅800~案1000mm群，下部底板鑿郊除高度以便于金錐管下端橫縫互焊接操作為宜朵。犁4.2馬祥錨筋施工武新老混凝土結(jié)動(dòng)合面禍設(shè)討4~州5達(dá)排肝Φ屬25@50格0寫錨筋，梅花形上布置。錨筋孔翻采用風(fēng)動(dòng)鑿巖哭機(jī)造孔，孔軸潛向垂直錐管。曲老混凝土內(nèi)，型錨筋采用先注求漿后插桿方式掀，漿液按照設(shè)呢計(jì)和試驗(yàn)配比釣拌制，并摻入巧適量外加劑家（膀Fl殺owcab鞭l頂e氧）盡，隨拌隨用，蓄漿液終凝前不輔得擾動(dòng)或拉拔里錨筋，錨筋外斗露長(zhǎng)度靜，違以不影響錐管攏里襯鋼板安裝授為原則尺（一般取尖30cm耳），服待錐管里襯鋼鐮板安裝完成后紙，錨筋與里襯酬鋼板間通過一萬截追帶軍7佛字彎頭的同規(guī)陡格錨筋連接焊括牢報(bào)。懇釣4薯.豎3摩婚灌漿、排氣系慈統(tǒng)制作與安裝眠灌漿系統(tǒng)共布所置車9屑套灌漿管，錐賞管側(cè)布寬置五5漠套灌漿管，混丙凝土側(cè)布皂置扯4府套灌漿管，灌鐵漿管路原則上爺每間隔態(tài)1.0m剩布憐置簡(jiǎn)1灰個(gè)出漿盒。錐眨管頂部緊靠基籮礎(chǔ)環(huán)布己置圣1死套排氣管（內(nèi)氏外榜2鉆圈排氣管），非在錐管坑砼壁恒側(cè)圓周及頂部俯均碧布挺1不2爹道排氣槽，每圍道排氣槽與排級(jí)氣管的排氣孔北連通，灌漿與林排氣系統(tǒng)布置好詳見騾圖翠3困。頁(yè)圖階3淹記灌漿與排氣系畜統(tǒng)布置搖4直.歌4謝懷錐管進(jìn)人門鋼膛筋、模板制作桂與安裝豎1拆）鋼筋制作與叔安裝禮錐管進(jìn)人門處質(zhì)設(shè)門洞鋼筋，鞏鋼筋采聰用抱Φ離25墾@20羞0蘆Ⅱ狼級(jí)鋼，并與原習(xí)鋼筋網(wǎng)焊接，軋具體布置見進(jìn)蓬人門鋼筋斷面坐布置圖，見顆圖責(zé)4鋒。羅圖忘4誠(chéng)進(jìn)人門鋼筋斷盜面布置圖應(yīng)2據(jù)）模板制作與飼安裝差音進(jìn)人門頂部綠模板采用慣5mm界厚鋼板，鋼模填與錐管里襯鋼盈板、鋼筋網(wǎng)焊熱接固定，將作銜為永久性模板瀉保留錘；兩雖側(cè)堪模板錘采用竹膠板和金木方組合，制芹安加固。餃4.5蟻艙混凝土澆筑新為便于新回填址混凝土的觀察奇與振搗，在新爹加的錐管中上益部均勻切割出印約提8~刊9蠻個(gè)直更徑約斬20cm肉的圓孔，切割告出的鋼板上備迅留兩化學(xué)灌漿蟻孔（進(jìn)氣孔和仁排氣孔），混站凝土澆筑完成脆后封堵焊牢。憐另外，為保證讓頂部混凝土回仁填密實(shí)，在保辣留基礎(chǔ)環(huán)的中動(dòng)下部，開鑿卻出恨5~您6棗個(gè)涼40×凳20cm根的澆筑孔姥。罩1籌）混凝土悄制備后新澆筑混凝土招強(qiáng)度與原混凝委土同標(biāo)號(hào)，塌其落幣度斜180~永230mm編、擴(kuò)展持度革400~洲450mm裂，且具微膨脹快性。浸混凝土拌合采察用父35恨0粒型強(qiáng)制式攪拌燦機(jī)，要求攪拌營(yíng)均勻，嚴(yán)格控百制塌落度。續(xù)2坦）混凝土運(yùn)輸石混凝土澆筑采呀用人工運(yùn)輸，暖手推車加溜筒罪、溜槽輸送。辟3錘）混凝土平倉(cāng)摔與振搗府混凝土澆筑先言澆錐管里襯鋼配板振搗孔以下姻部分，振搗工些作在錐管進(jìn)人船門（混凝土鑿側(cè)除）平臺(tái)進(jìn)行顯，上面澆筑孔發(fā)進(jìn)料，同時(shí)在價(jià)進(jìn)料澆筑孔下陪方相鄰的兩個(gè)阻振搗孔進(jìn)行振潮搗平倉(cāng)，將混份凝土料向兩側(cè)具趕，使?jié)仓嫒罕M量平緩、密芽實(shí)。當(dāng)混凝土丟澆筑面與振搗悼孔平滿時(shí)則換貧另一個(gè)澆筑孔期進(jìn)料，已平滿犬的振搗孔用封融堵板將其封閉證焊牢，依次將碌振搗孔以下部泄分澆筑完畢。瘦然后，連續(xù)澆箏筑振搗孔以上犁部分，壘在任一溝澆筑孔內(nèi)澆筑珠時(shí)雜，在相鄰澆筑臭孔內(nèi)進(jìn)行振搗亮平倉(cāng)，當(dāng)混凝踐土面悟齊坦平澆筑孔口時(shí)總，在澆筑孔口牛上加焊一鋼漏趣斗，菠通過漏斗使混壞凝土高出澆筑遠(yuǎn)部浪位著60~逮80cm鞋，由自重將回復(fù)填部位填滿，洽混凝土初凝后殼，即可拆除漏爸斗，將澆筑孔長(zhǎng)封堵焊牢。昨4.6廊水泥伸灌漿沈回填接觸灌漿繪在混凝土澆筑酸完關(guān)3醫(yī)天后進(jìn)行。灌巖漿采用自下而睡上排氣趕灌法到，即按混凝土弓側(cè)、里襯鋼板描側(cè)最下層交替艇依次往最上層扇方向進(jìn)行灌注用。扶灌漿材料采撓用旱42.5MP拴a耳普通硅酸鹽水腿泥，根據(jù)施工雷經(jīng)驗(yàn)可選用摻浴加適量減水劑味，以改善漿液括流動(dòng)特性，增密強(qiáng)接縫灌漿填他充密實(shí)的可靠偵性。裹灌漿壓力穩(wěn)為紡0.2MP駐a倘，根據(jù)實(shí)際情團(tuán)況可提升娘至只0.3MP絕a隊(duì)，在灌漿過程島中應(yīng)設(shè)立專人酒負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和檢彎查灌注與里襯逢鋼板變形情況梯，若發(fā)現(xiàn)異常野情況應(yīng)立即采紐取相應(yīng)措施斗。萌灌漿水灰比采惠用璃l:1礎(chǔ)樓、督0.5:肆1占兩個(gè)比級(jí)的漿散液。開灌采用愛水灰比控為急1:戲1蓮的漿液，待排奏氣岡管遠(yuǎn)(揭孔談)洪出漿后，水灰武比即改之為璃0.5:炎1院，在設(shè)計(jì)壓力室下，吸漿率小燙于綁0.1L補(bǔ)／鎖mi來n荷時(shí)，持坊續(xù)額20mi桃n碎即可結(jié)束。灌錢漿結(jié)束時(shí)，應(yīng)片先綁扎封閉管溫口后再停機(jī)，溉閉漿時(shí)間不宜磚少雕于貫8答h嬌。刺4奏.律7臥們化學(xué)灌漿征化學(xué)灌貪漿采用高滲透浸改性環(huán)氧，并照加入增強(qiáng)塑性勢(shì)的外加劑。該1殿）化學(xué)灌漿工剛藝和主要設(shè)備略化學(xué)灌漿工藝扮流程：施工準(zhǔn)友備與灌漿孔布秧置韻→累鉆孔趨→萬進(jìn)漿管排氣管細(xì)焊接安裝捎→渣漿液配制末→舟灌漿膏→請(qǐng)質(zhì)量檢查似主要設(shè)備安：扭SDB-10垃MP圾a復(fù)手動(dòng)試壓泵，篇手電鉆，配漿繼計(jì)量稱重器具硬和容器。銅2零）化學(xué)灌漿材林料的選擇印化學(xué)灌漿主要植材料有環(huán)氧樹涌脂、固化劑、房稀釋劑、添加啦劑。灌漿材料霧引進(jìn)目前國(guó)內(nèi)全先進(jìn)高滲透改討性環(huán)氧化灌材紋料，選擇能活禽化丙酮的催化造劑（其他改性留環(huán)氧漿材基本抱上未能將丙酮掏由非活性變?yōu)榫呋钚曰蚧罨淌龆容^低），進(jìn)嬸一步減小了固蛙結(jié)體的收縮性匙，提高了固結(jié)需體耐老化、耐憐腐蝕的性能，國(guó)且漿材具有局銜部親水和整體染排水的功能，頁(yè)對(duì)靜、動(dòng)水中儲(chǔ)的裂縫具有止鍬水與補(bǔ)強(qiáng)的雙繪重功能。猛3干）化學(xué)灌漿施清工挎貿(mào)化學(xué)灌漿，采怒用在振搗孔封壘板上預(yù)鉆化灌滔孔的方法，即唐在振搗孔封板插上預(yù)先鉆化灌傳孔買2罩個(gè)，鉆孔直央徑雁Φ鑄8mm陪，封焊時(shí)將該腿孔用泡沫塑料忠填塞，水泥灌都漿結(jié)束后再將蔬孔內(nèi)填塞物清號(hào)除，經(jīng)檢查確睡認(rèn)通暢后，加蓄焊進(jìn)漿管和排膛氣管。恩進(jìn)漿管與排氣咬管焊接思制備及量安裝：甘進(jìn)漿管與排氣雀管由亦紫銅管贈(zèng)制成伯，單根長(zhǎng)蜜150mm嗓，一端焊接里償襯鋼板奴振搗孔蓋板的憶預(yù)留孔上，另飼一端連接灌漿賄設(shè)備盈。彼漿液配制：漿忌液配制將根據(jù)疾受灌區(qū)縫隙寬豪細(xì)程度、可灌吼性等情況配制丑漿液性能和漿僑液量。稀灌漿：采將犧SDB-10糞M怕P橡a嘩手動(dòng)試壓泵的搞出漿管與受灌慌區(qū)進(jìn)漿管連接不，接頭綁扎牢蝦固。將配制好釘?shù)臐{液加入手沿動(dòng)試壓泵內(nèi)的搶儲(chǔ)漿桶，手動(dòng)拼操作試壓泵進(jìn)并行灌