毕业设计陈炜.docx
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毕业设计陈炜
三明职业技术学院
毕业作业
作业形式：
毕业设计
作业题目：
灯泡贯流式机组座环安装设计
姓名:
陈炜
学号：
100207115
所在系：
机电系
专业：
机电一体化
年（班）级：
10机电
学制：
三年制
指导老师：
马昭坚
完成日期：
2013年5月12日
摘要
本安装设计方案中阐述了座环内外环，上下导流板的安装流程，以及座环主要部件的翻身及吊装，拼装后座环焊缝的焊接工艺，整个安装过程中,保证其座环的水平度至关重要.座环的水平精度高,才能使组装好的机组旋转轴线始终保持垂直状态
关键词：
座环内环、导流板、支撑管、焊接、水平度。
目录
第一章贯流式机组概述···········································4页
1.1座环主要的安装数据设计参数·································4页
1.2座环主要的技术参数·········································4页
第二章质量要求··················································5页
2.1规范要求···················································5页
2.2设计图纸要求···············································5页
2.3质量控制措施···············································6页
第三章施工条件··················································6页
3.1现场、技术准备·············································6页
第四章水轮发电机组座环的施工流程·································7页
第五章座环的倒运和吊装··········································8页
5.1座环主要部件的二次倒运、吊装·······························8页
5.2座环内外环上、下半部的翻身及吊装··························13页
第六章座环焊缝的焊接工艺·······································14页
6.1座环重要焊缝的焊接工艺····································14页
6.2焊接前准备工作············································14页
6.3焊接工艺过程··············································15页
第七章施工步骤·················································18页
7.1基准控制点放样及安装数据测量······························18页
7.2座环内环与支柱组装、焊接··································19页
7.3座环安装··················································25页
第八章座环另增设的加固措施·····································26页
第九章安全措施·················································27页
第十章主要工器具、劳动力·······································28页
结束语··························································29页
参考文献························································29页
第一章贯流式机组概述
本安装设计方案适用于由东方电机有限公司制造的水轮发电机组的机组座环的拼装、倒运、吊装、安装。
座环的部件包括：
座环内环（2/2），座环上/下支柱，座环上支柱坑衬，座环外环（4/4），座环外环后段（4/4），上/下导流板，上游里衬（4/4），座环外部支撑（2个），座环下游支撑管，座环内部支撑等。
工地需完成座环的拼（组）装、焊接、整体安装调整、焊缝检查，同时安装座环所需要的锚具、内外支撑。
1.1座环主要的安装数据设计参数：
1）、座环下支柱垫板预埋高程12.3m
2）、机组中心线高程22.8m
3）、下支柱底部高程12.34m
4）、上支柱顶部高程33.68m
5）、转轮中心线的设计横坐标0+047.7m
6）、机组轴线的设计纵坐标0+616.7m
7）、座环外环法兰面的设计横坐标0+044.0m
8）、座环内环下游法兰面的设计横坐标0+043.09m
9）、座环内环上游法兰面的设计横坐标0+39.07m
1.2座环主要的技术参数：
1）、上/下支柱重量约35t
2）、座环内环（2/2）重量约116t
3）、座环外支撑重量约2×7t
4）、座环外环（4/4）重量约33t
5）、座环外环后段（4/4）重量约30t
3、施工主要设备及场地的技术参数：
1）、安装场的高程38.75m
2）、厂房桥机
厂房安装2台单小车桥式起重机，额定起重重量250t/80t/10t。
主钩的上限高程55.343m（距安装场地面16.643m）
副钩的上限高程55.603m（距安装场地面16.903m）
第二章质量要求
2.1规范要求
1）、贯流式水轮机尾水管安装允许偏差单位：
毫米
序号
项目
转轮直径D
说明
6000≤D<8000
1
管口法兰最大与最小直径差
5.0
有基础环的结构，指基础环上法兰
2
中心及高程
2.5
管口水平标记的高程和垂直标记的左、右偏差
3
法兰面与转轮中心线距离
3.0
（1）若先装管型座，应以其下游侧法兰为基准；
（2）测上、下、左、右4点
4
法兰面垂直平面度
1.2
测法兰面对机组中心线的垂直度
2）、贯流式水轮机座环安装允许偏差单位：
毫米
序号
项目
转轮直径D
说明
6000≤D<8000
1
方位及高程
4.0
（1）上、下游法兰水平标记的高程
（2）部件上X、Y标记与相应基准线之距离
2
法兰面与转轮中心线距离
3.0
（1）若先装尾水管，应以其法兰为基准；
（2）测上、下、左、右4点
3
最大尺寸法兰面垂直平面度
1.2
其它法兰面垂直及平面度应以此偏差为基础换算
4
圆度
2.0
5
下游侧内、外法兰面间的距离
1.2
2.2设计图纸要求
1）、座环下游内/外环法兰面的距离9100.5mm
2）、座环下游内/外环法兰面的平行度0.5mm
3）、座环内/外环的同轴度φ3mm
4）、焊缝焊接及探伤要求：
应按照设计图纸的技术要求执行
5）、分瓣法兰面组合后，间隙一般不超过0.05mm，局部允许有0.15~0.3mm间隙，其深度不超过分瓣法兰面宽度的1/3，其长度不超过分瓣法兰面总长度1/5。
6）、尾水管法兰面（与伸缩节安装法兰面）与转轮中心线的距离：
2780mm
7）、座环内环下游法兰面与尾水管法兰面（与伸缩节安装法兰面）的距离：
7390mm
2.3质量控制措施
序号
质量控制点
控制内容
控制措施
控制依据
控制见证
1
座环内环
管口直径
相邻管口内壁周长差
管口中心、方位
管口高程
下游管口与外环法兰面之间距离
用水准仪、经纬仪及挂钢琴线测量；
拼焊时控制管口尺寸；
采取有效措施控制焊接变形；
用内部支撑加固防止变形；
安装调整合格后设置足够的加固用基础埋件。
规范标准
GB8564-2003
安装记录
质量签证
2
座环外环
法兰最大与最小直径差
中心及高程
法兰与转轮中心线之距
法兰垂直度及水平度
用水准仪、经纬仪及挂钢琴线测量；
拼装时检查法兰尺寸；
采取有效措施控制焊接变形；
用内部支撑加固、防止变形；
安装调整合格后设置足够的加固用基础埋件。
规范标准
GB8564-2003
安装记录
质量签证
第三章施工条件
3.1现场准备
（1）土建单位已经移交工作面，机坑清理干净，基础螺栓、锚杆和基础板等埋件都已按设计图纸要求埋设完毕，强度满足座环加固的要求。
（2）根据校核过的机组中心轴线和转轮中心线标出安装控制基准点，座环控制基准点设置完成。
（3）安装场和机坑的施工设施均已布设完成。
在安装场应布置不少于4台直流电焊机，机坑应布置不少于4台直流电焊机，1台焊条烘干箱。
（4）座环部件二次倒运主要设备到位。
（5）安全技术措施已按要求布置。
（6）主要施工器具准备齐全。
（7）到货设备清点齐全。
技术准备
（1）各工种施工人员齐全，特殊工种需持证上岗。
（2）施工前，技术人员必须认真仔细熟悉有关图纸及资料，并负责向施工人员进行详细的技术安全交底。
（3）座环及附件到货已清点验收，不存在缺件和缺陷。
第四章施工流程
4.1水轮发电机组座环的施工流程
施工准备→混凝土浇筑后尾水管法兰面复测→座环安装基准控制线、高程放样→座环内环下部与下支柱、水平外支撑的拼装和焊接→座环基础螺栓检查、调整部件布置→座环内环下部与下支柱焊接整体后吊装调整→座环内环上部与上支柱拼装和焊接→座环内环上部与上支柱焊接整体后吊装调整→座环内环整体初调→上、下导流板安装、测量、初步固定→外环后段分4瓣吊装、组装、安装内外支撑、测量、初步固定→外环组装、整体吊装、安装内外支撑、测量、初步固定→座环整体找正、加固→安装座环下游支撑管（或称间隔管）→上游里衬拼装、内部支撑、分瓣吊装、调整、加固→外环后段与座环支柱、导流板、水平外支撑焊接→上游里衬与外环后段、座环支柱焊接→外环与外环后段焊接→座环安装数据复测→座环预埋管路埋设→最终验收
第五章座环的倒运和吊装
5.1座环主要部件的二次倒运方案
座环的内环（2/2）和上/下支柱直接安排厂房安装场卸车，其它部件在设备库卸车，然后用16t汽车吊和20t载重汽车进行二次倒运。
座环主要部件的翻身及吊装方案
由于受限于厂房桥机的起升高度，和机坑的上下游跨度影响，座环内环无法在安装场或机坑内拼装成整体，然后再翻身吊装。
因此座环主要部件的吊装及翻身方案做如下考虑：
1、吊装设备
吊装设备采用厂房桥式起重机：
250t/80t/10t。
2、吊索的选择
1）钢丝绳选择
根据五金手册，取钢丝绳的抗拉强度170kg/mm2时，则：
Φ65钢丝绳，破断拉力为218.53t，安全系数选6倍时，使用拉力为36.4t；
Φ43钢丝绳，破断拉力为97.17t，安全系数选6倍时，使用拉力为16.2t。
Φ32钢丝绳，破断拉力为61.43t，安全系数选6倍时，使用拉力为10.24t。
目前项目部的拥有钢丝绳的规格有：
Φ65钢丝绳，2对，单根长度均为14m，曾用于桥机荷载试验的吊索。
Φ43钢丝绳，1对，单根长度均为14m。
Φ32以下的钢丝绳有若干。
2）卸扣选择
吊耳由制造厂家提供，并按照设计图纸的标识位置进行焊接。
800KN的吊耳采用100t的卸扣，320KN的吊耳采用50t的卸扣。
座环内环下半部的翻身及吊装
座环安装过程中，最重的吊装部件是座环内环下半部（由座环内环下半部+2个水平外支撑+下支柱组成），重约110t。
1）主钩吊点位置选择
若采用厂家已焊接在内环外侧上的吊耳，座环内环下半部翻身时会与支撑管相碰，该支撑管是外环在厂家进行预装后焊接的，而且现有Φ65钢丝绳长度不够，无法采用。
采用更换吊耳的位置，需将内环外侧的4个吊耳（800KN吊耳板厚110mm）割除，利用该吊耳，将其焊接在内环内侧的支柱延伸段顶端，成左右对称布置。
2）主钩吊索受力计算
主钩吊索有2个，选用1对Φ65钢丝绳，1个吊索由1根钢丝绳对折使用，每个吊索各挂1个吊耳。
主钩吊耳的布置如图1所示。
Φ65钢丝绳受力最大的时候是副钩将全部荷载转移到主钩上，通过计算，1个吊索的单根钢丝绳的受力约为28t，小于Φ65钢丝绳允许使用拉力（36.4t）是安全的。
图1主钩吊耳的布置示意图
3）副钩吊点选择
副钩的吊点直接采用下支柱的现有2个吊耳（厂家已焊接，规格为320KN吊耳）。
4）副钩吊索受力计算
副钩吊索有2个，选用1对Φ43钢丝绳，1个吊索由1根钢丝绳对折使用，每个吊索各挂1个吊耳。
Φ43钢丝绳受力最大的时候是座环内环下半部在水平位置，主钩和副钩同时分担座环内环下半部的重量，此时副钩受力约55t，通过计算，1个吊索的单根钢丝绳的受力约为13.75t，小于Φ43钢丝绳允许使用拉力（16.2t）是安全的。
5）吊装及翻身过程
桥机的主/副钩同时将座环内环下半部从拼装位置起吊，水平吊运至机坑上方；缓慢操作副钩下落，座环内环下半部在重心作用下，自然翻转；在副钩不受力时，卸去副钩上的吊索；最后单独用主钩将座环内环下半部吊装就位。
吊装及翻身如图2，图3所示。
垂直度调整，采用挂在主钩上的2台20t手拉葫芦。
为了避免吊装过程中，座环内环下半部旋转，应在座环左右两侧各绑一根牵引绳，起到调整作用。
座环内环上半部翻身及吊装
座环内环上半部（由座环内环上半部+上支柱组成），重约95t。
1）主钩吊点选择
主钩的吊点直接采用上支柱的现有4个吊耳（厂家已焊接，规格为800KN吊耳）。
图2座环内环下半部翻身及吊装示意图
图3座环内环下半部翻身及吊装示意图
2）主钩受力计算
主钩吊索有2个，选用1对Φ65钢丝绳，1个吊索由1根钢丝绳对折使用，每个吊索各挂2个吊耳。
Φ65钢丝绳受力最大的时候是副钩将全部荷载转移到主钩上，通过计算，1个吊索的单根钢丝绳的受力约为24t，小于Φ65钢丝绳允许使用拉力（36.4t）是安全的。
3）副钩吊点选择
由于厂家已焊接在内环外侧是800KN的吊耳，项目部只有4个100t的卸扣，已用在主钩上，因此副钩的吊耳需从下支柱上割除4个320KN吊耳，然后焊接在内环的外侧，吊耳的焊接位置如图4所示。
图4座环内环上半部翻身及吊装示意图
4）副钩受力计算
副钩吊索有2个，选用1对Φ43钢丝绳，1个吊索由1根钢丝绳对折使用，每个吊索各挂1个吊耳。
Φ43钢丝绳受力最大的时候是座环内环上半部在水平位置，主钩和副钩同时分担座环内环上半部的重量，此时副钩受力约50t，通过计算，1个吊索的单根钢丝绳的受力约为12.5t，小于Φ43钢丝绳允许使用拉力（16.2t）是安全的。
5）、吊装及翻身过程
桥机的主/副钩同时将座环内环上半部从拼装位置起吊，水平吊运至机坑上方；缓慢操作主钩上升，或副钩下落，座环内环上半部在重心作用下，自然翻转；在副钩不受力时，卸去副钩上的吊索；最后单独用主钩将座环内环上半部吊装就位。
吊装及翻身如图4所示。
垂直度调整，采用挂在主钩上的2台20t手拉葫芦。
为了避免吊装过程中，座环内环上半部旋转，应在座环左右两侧各绑一根牵引绳，起到调整作用。
5.2外环的翻身及吊装
外环分4瓣，整体重量约为33.4t，直径Φ10.71/12.201m，高度1169mm，在制造厂内已完成座环的整体预装，因此外环采用整体拼装，然后整体翻身及吊装。
1）外环的吊点选择
外环的吊点是以Y-Y轴线对称分布，分别布置在+Y、-Y侧的吊耳，桥机的主钩、副钩分别起吊与外环+Y、-Y侧的吊耳。
2）主钩的受力计算
主钩的吊索有2个，选用1对Φ43钢丝绳，1个吊索由1根钢丝绳对折使用，每个吊索各挂1个吊耳。
Φ43钢丝绳受力最大的时候是副钩将全部荷载转移到主钩上，通过计算，1个吊索的单根钢丝绳的受力约为8.35t，小于Φ43钢丝绳允许使用拉力（16.2t）是安全的。
3）副钩的受力计算
主钩的吊索有2个，选用1对Φ32钢丝绳，1个吊索由1根钢丝绳对折使用，每个吊索各挂1个吊耳。
Φ32钢丝绳受力最大的时候是外环在水平位置，主钩和副钩同时分担外环的重量，此时副钩受力约17t，通过计算，1个吊索的单根钢丝绳的受力约为4.25t，小于Φ32钢丝绳允许使用拉力（10.24t）是安全的。
4）、吊装及翻身过程
桥机的主/副钩同时将外环从拼装位置起吊，水平吊运至机坑上方；缓慢操作主钩上升，或副钩下落，外环在重心作用下，自然翻转；在副钩不受力时，卸去副钩上的吊索；最后单独用主钩将座环内环下半部吊装就位。
吊装及翻身如图4所示。
垂直度调整，在外环Y-Y轴线的顶部位置预留1个吊耳，采用挂在主钩上的1台20t手拉葫芦。
为了避免吊装过程中，座环内环上半部旋转，应在座环左右两侧各绑一根牵引绳，起到调整作用。
第六章座环焊缝的焊接工艺
6.1座环重要焊缝的焊接工艺
1、座环的重要焊缝部位如下：
1）支柱与座环内环的组合焊缝
2）水平外支撑与座环内环的组合焊缝
6.2焊接前准备工作
1）合格焊工
采用人工手工电弧焊，焊接人员必须是合格焊工，经监理工程师确认审核后的焊工方可进行蜗壳焊接。
2）电焊条
所用焊条为厂家供货，型号CHE507，焊条直径为ф3.2、ф4.0mm，焊接过程中禁止使用两种或多种不同的焊条，造成熔合不好影响焊接质量。
3）坡口处理
焊缝坡口及两侧内的毛刺、铁锈、氧化层、飞溅物清理干净，坡口要打磨出金属光泽，若坡口发现较大的凹坑或缺陷应及时按规范要求处理。
4）加热装置
加热设备采用远红外履带式加热块或烤枪。
远红外履带式加热块规格为600×90，功率是2.5KW，加热器质量要保证，分组连接布置在距焊缝80mm~100mm的两侧内，布置好加热器应先进行试通电，检查所有加热器是否正常，若断线或不通应及时检查更换，并备用若干块加热器。
5）温度监视
采用远红外测温仪
6）工艺搭板
工艺搭板的采用厚度δ不小于20mm的钢板制作，搭板的示意图见图5（注：
为了便于施焊将搭板在焊缝处配割圆弧R）。
在上、下支柱与座环内环的焊缝，及水平外支撑的焊缝上焊接工艺搭板，搭焊角焊缝的焊角高25mm。
每支柱11件，共22件。
如图5所示。
搭板的数量：
每个支柱共10件，支柱的上/下游面各2件，左右面各3件；每个水平外支撑共6件，水平外支撑的上/下面各3件。
图5工艺搭板示意图
6.3焊接工艺过程
1）电焊条烘烤
焊条烤焙前检查质量，药皮脱落或变质的不能用，应专人负责保管、烘干、发放和记录，电焊条在烘箱内进行300~350℃烘烤2小时后应放在100~120℃恒温箱内，保证当日用量当日烘烤，焊接时电焊条应放在保温筒内，做到随用随取，保温筒必须接通电源，用过的焊条只允许再一次烘烤，超过两次禁止使用。
禁止使用未烘干的焊条。
2）焊缝预热和保温
焊缝必须预热后方可施焊，根据焊缝的长度敷设多组加热器。
预热温度要求：
厚度（mm）
<38
38~100
>100
预热温度
16℃
80℃
110℃
施焊时保持80~100℃的恒温焊接，若焊接过程中，温度过高，应停止加热，温度低于60℃时，再把加热器投入，为此要设专职人员记录整个焊接的温度记录。
在焊接过程中，为保证安全及加热器的质量，加热器用石棉布遮盖。
暂停施焊的时段内焊缝应进行100~120℃左右的保温过程。
3）焊道焊接
a、焊道单边堆焊及定位焊
焊缝的间隙一般要求为2~3mm，局部允许3~4mm，焊缝的间隙超过上述的数值时，必须进行焊缝单边堆焊，堆焊至焊缝均匀在2~3mm内，所焊接的飞溅物、焊渣打磨清理干净。
定位焊位置应距焊缝端部300以上，其长度应在50mm以上，间距为100~400mm，厚度不宜超过正式焊缝高度的二分之一，最厚不宜超过8mm。
b、焊缝的焊接顺序
支柱与座环内环的焊缝焊接顺序如图6所示，由4名焊工施焊，每条焊缝焊接顺序①→②→③→④。
图6支柱与座环内环的焊接顺序示意图
水平外支撑的焊缝焊接顺序如图7所示，由2名焊工施焊，焊接顺序1、2→3、4→5、6→7、8。
图7水平外支撑的焊接顺序示意图
c、焊道焊接
一般情况下的焊接参数：
焊条直径
电流极性
焊接电流（A）
焊接电压（V）
平、横焊
立焊
仰焊
Φ3.2
直流反接
110~160
90~140
100~150
21~24
Φ4.0
直流反接
135~200
130~170
135~190
21~25
打底焊接时一般用Ф3.2焊条，打底完成后再用Ф4mm焊条。
焊接全过程采取分段对称退步法焊接，焊道要采用多层多道焊接，层间温度应不低于预热温度，且不高于230℃。
分段退步焊接时，每层厚度一般不超过5mm，分段长度一般为200~400mm，焊条摆动宽度应在15~20mm之间，层间接头必须错开50mm左右。
每焊接一道要清除药皮焊渣，每焊接完成一层要锤击，消除焊接应力，同时焊接温度要保持在80~100℃，防止产生表面裂纹。
采用碳弧气刨方法进行背缝清根后，用角向磨光机磨掉渗碳层，直到木材露出金属光泽。
d、焊缝盖面
不允许有裂纹、夹渣、气孔，要求平滑过渡，外观合格，表面余高0~3mm，焊缝咬边符合规范要求。
e、焊缝退火处理
焊完全部环缝后进行焊缝退火处理，加热器及焊缝用石棉布遮盖，加热（或冷却）的最大速度为150℃/h，加热到560~590℃，保温2~3小时，然后控制冷却速度，最后冷却至80~100℃，最后在自由状态下慢慢冷却到常温。
4）无损检测
焊缝焊接完成，冷却12~24小时后进行检测。
采用超声波和着色无损探伤，焊缝质量检查长度100%，质量应达到Ⅱ级要求，同时焊缝表面采用着色检查。
不符合要求必须进行返修处理，处理次数不得超过二次。
（二）、座环其他部位的焊缝焊接
座环其他部位的焊缝焊接工艺可以参照重要焊缝焊接工艺执行，只是减少焊缝的预热、保温、退火处理环节，焊缝的无损探伤要求按有关图纸的技术要求执行。
第七章施工步骤
7.1基准控制点放样及安装数据测量
（1）根据设计机组中心线和转轮中心线，复测座环基础板和尾水管在混凝土浇筑后的安装数据，在座环安装允许误差范围内选择实际的机组中心线和转轮中心线，作为座环安装的基准控制点或线。
基准控制点或线布放示意图如图8所示。
1——座环2——尾水管3——测量控制点4——钢板5——混凝土6——控制线7——样冲点
图8基准控制点或线布放示意图
（2）尾水管安装后数据测量方法示意图如图9所示
1——转轮中心线2——测量控制线3——尾水管4——钢卷尺
5——水准仪或经纬仪
A=a+b+△（△为允许偏差）尾水管高程=仪器高+H+△
图9尾水管安装后数据测量方法示意图
7.2座环安装：
一、座环内环与支柱组装、焊接
（1）在安装间或其他合适的位置布置座环内环与支柱组装、焊接的场地。
（2）在组装场地上均匀对
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