一种水电站调压室非焊接密封工装及其安装方法

技术领域

本发明属于水电站金属结构技术领域，涉及一种水电站调压室非焊接密封工装及其安装方法。

背景技术

在引水发电式水电站的设计初期，为了改善压力钢管内部水击现象，常在有压引水隧洞或有压引水管与压力管道衔接处设计建造气垫式调压室，用以改善水击对机组振动的影响。气垫式调压室体积庞大，工作时内部承受气体和液体混合介质的压力，为保障调压室安全稳定运行，在调压室施工完毕后需进行水压和气压的保压试验，试验压力一般为额定压力的1.25倍，保压试验通过验收后可通过位于调压室中部连接管与主压力钢管相连通，投入电站运行使用。

气垫式调压室平行于压力管道纵轴线方向布置，调压室中心线位于压力管道中平段上。调压室为钢板焊接结构，上下游焊接闷头形成密闭空间，通过位于中部的连接管与压力钢管相连。目前，调压室气室钢管全部采用07MnMoVR调质高强钢，贴边岔管采用07MnMoVR调质高强钢进行补强，中间连接管在接近凑合节位置的凑合节多采用Q345R钢材，其余位置多采用07MnMoVR调质高强钢。

在主气室与连接管连通的情况下进行水压试验的前提是，位于中平段两侧气室必须形成密闭空间。由于主气室与连接管连通，必须设计适用的闷头封闭主气室与连接管之间的空间。气室与连接管大部分采用07MnMoVR调质高强钢板焊接结构，依据GB50766-2012标准要求，为保证调质高强钢板的强度要求，不允许在其表面进行常规焊接。常规焊接结构闷头虽然可以达到密封调压室气室的目的，但焊接和拆卸会破坏气室内壁钢板，焊接和气刨焊缝会造成高强钢板二次热处理，降低钢板强度，气室运行过程中存在漏水漏气风险，影响机组安全稳定运行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种水电站调压室非焊接密封工装及其安装方法，在不焊接的情况下，密封调压室主气室与连接管之间的空间，使调压室形成密闭空间，满足气垫式调压室水压试验要求。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种水电站调压室非焊接密封工装，包括密封堵板和若干第一拉紧吊耳；密封堵板的下表面开设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封止水装置；密封堵板的下表面固定连接有若干第二拉紧吊耳，第一拉紧吊耳和第二拉紧吊耳连接有拉索装置；

使用时，密封止水装置与调压室内的中间连接管的管口周向紧密接触，若干第一拉紧吊耳与中间连接管凑合节的内壁固定连接。

优选地，密封堵板的上表面固定连接有若干加强筋。

进一步优选地，若干加强筋网格式均布。

优选地，拉索装置为链条葫芦。

优选地，环形凹槽边缘处设有倒角。

优选地，密封止水装置包括T型密封条和O型密封条，T型密封条的竖条嵌入环形凹槽，T型密封条的横条外表面开设有凹槽，O型密封条部分嵌入凹槽，其余部分与调压室内的中间连接管的管口周向紧密接触。

进一步优选地，T型密封条的刚度大于O型密封条。

优选地，若干第二拉紧吊耳均布在密封堵板的下表面。

本发明公开的上述水电站调压室非焊接密封工装的安装方法，包括：

将若干第一拉紧吊耳周向均布地固定在与中间连接管凑合节的内壁上，将密封堵板放置在调压室内的中间连接管的管口处，使密封堵板的中心与中间连接管的轴线重合，并清理密封止水装置的接触面；拉索装置的两端分别连接第一拉紧吊耳和第二拉紧吊耳，调整拉索装置的拉力至密封止水装置达到预设压缩量。

优选地，密封止水装置的压缩量为20％～30％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的水电站调压室非焊接密封工装，由于调压室和中间连接管的材质为调质高强钢板，按照相关标准和规范要求，不允许进行常规焊接，但是中间连接管凑合节的材质为低合金钢，焊接性好，因此将第一拉紧吊耳与中间连接管凑合节的内壁固定，然后通过拉索装置连接第一拉紧吊耳和第二拉紧吊耳，使密封止水装置与中间连接管的管口周向紧密接触，在水压试验开始后，水压作用在密封堵板上表面，压缩密封止水装置，进一步提高了密封效果，从而实现了调压室的良好密封。该工装结构简单、设计合理，便于安装及拆卸，避免了焊接、气刨切割以及后续的清理作业，大大缩短了工时，降低了员工劳动强度，并且保证了调压室高强钢板的力学性能，降低了后续的运行安全风险。

进一步地，加强筋能够增加密封堵板的刚度，避免水压试验时变形。

更进一步地，加强筋网格式均布的结构，能够平均作用在密封堵板的整个上表面，受力均匀、效果好。

进一步地，拉索装置采用链条葫芦，操作简便且可靠性高。

进一步地，环形凹槽边缘处设有倒角，避免对密封止水装置造成损伤，影响密封效果。

进一步地，密封止水装置采用T型密封条和O型密封条组合密封的形式，密封的效果好，可靠性高。

更进一步地，T型密封条的刚度大于O型密封条，使T型密封条承担主要的压缩变形进行密封，O型密封条给T型密封条提供一定的支撑和回弹性，避免T型密封条在压力下直接破坏。

进一步地，若干第二拉紧吊耳均布在密封堵板的下表面，使拉索装置的拉力能够均匀作用在密封堵板的整个下表面，保证密封止水装置各处压缩量基本相等，提高密封性能。

本发明公开的上述水电站调压室非焊接密封工装的工作方法，操作简便，提高了效率，降低了后续的运行安全风险，具有良好的应用前景。

进一步地，考虑安全性和可靠性，以及水压试验时的水压，在安装时密封止水装置的压缩量控制在20％～30％就能兼具密封性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为密封堵板上表面的结构示意图；

图3为密封堵板下表面的结构示意图；

图4为密封止水装置采用组合式密封的结构示意图。

图中，1为密封堵板，2为第一拉紧吊耳，3为环形凹槽，4为密封止水装置，4-1为T型密封条，4-2为O型密封条，5为第二拉紧吊耳，6为拉索装置，7为加强筋，8为调压室，9为中间连接管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

如图1，为本发明的水电站调压室非焊接密封工装，包括密封堵板1和若干第一拉紧吊耳2；密封堵板1的下表面开设有环形凹槽3，环形凹槽3内设有密封止水装置4；密封堵板1的下表面固定连接有若干第二拉紧吊耳5，第一拉紧吊耳2和第二拉紧吊耳5连接有拉索装置6，拉索装置6可以采用链条葫芦；使用时，密封止水装置4与调压室8内的中间连接管9的管口周向紧密接触，若干第一拉紧吊耳2与中间连接管9凑合节的内壁固定连接。

如图2，在本发明的一个较优的实施例中，在密封堵板1的上表面固定连接若干加强筋7，优选地，若干加强筋7采用网格式进行均布。

在本发明的一个较优的实施例中，环形凹槽3边缘处加工倒角。

如图4，在本发明的一个较优的实施例中，密封止水装置4采用T型密封条4-1和O型密封条4-2的组合式密封，T型密封条4-1的竖条嵌入环形凹槽3，T型密封条4-1的横条外表面开设有凹槽，O型密封条4-2部分嵌入凹槽，其余部分与调压室8内的中间连接管9的管口周向紧密接触。优选地，T型密封条4-1的刚度大于O型密封条4-2。

在本发明的一个较优的实施例中，若干第二拉紧吊耳5均布在密封堵板1的下表面，如图3，可以采用4个第二拉紧吊耳5方阵排布的布置形式。

上述水电站调压室非焊接密封工装的安装方法，包括：

将若干第一拉紧吊耳2周向均布地固定在与中间连接管9凑合节的内壁上，将密封堵板1放置在调压室8内的中间连接管9的管口处，使密封堵板1的中心与中间连接管9的轴线重合，并清理密封止水装置4的接触面；拉索装置6的两端分别连接第一拉紧吊耳2和第二拉紧吊耳5，调整拉索装置6的拉力至密封止水装置4达到预设压缩量，密封止水装置4的压缩量一般为20％～30％。

下面以一个具体的实施例对本发明的水电站调压室非焊接密封工装的选型和安装进行进一步的解释：

1)密封堵板1采用Q345R钢板制作，尺寸：(直径*厚)：4000*60mm。密封堵板1自环形凹槽3外边缘至密封堵板1外边缘进行倒角打磨平滑过渡。表面粗糙度要求不小于Ra12.5。

2)加强筋7边缘开单V坡口与密封堵板1上表面井字形焊接，水平间距800mm布置。

3)密封堵板1下表面加工用于装配密封止水装置4的环形凹槽3，环形凹槽3的尺寸：(内径*宽*深)3200*22.5*41mm。

4)环形凹槽3处装配密封止水装置4。密封止水装置4采用耐磨丁腈橡胶制造，密封止水装置4与密封凹槽4配合装配，保证密封压缩比为：1:1.25。

5)密封堵板1下表面焊接四个第二拉紧吊耳5。

6)在中间连接管9材质为Q345R部分的内壁焊接第一拉紧吊耳2，通过拉索装置6与第二拉紧吊耳5相连，通过拉索装置6拉紧，使密封止水装置4与气垫式调压室内壁紧密接触，起到密封作用。

7)水压试验时，利用水作用在密封堵板1上的压力压缩密封止水装置4，进一步起到密封作用。

需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式之一，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。