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1、山区高水头水电站压力钢管试压方案过程及其总结山区高水头水电站压力钢管试压方案过程及其总结吴显豪(贵州省榕江县八开片区水利站)摘要:本文通过对秀摆水电站压力钢管试压方案及试压过程的分析 ,阐述了山区高水头水电站压力钢管试压方法及试压原理,对山区高水头水电站压力钢管试压方案的选择有一定的参考价值.关键词:高水头;水电站;压力钢管;试压方案;试压总结1 前言贵州省从江县秀摆水电站位于东经 1082400108.2400,北纬2545462545,47,电站装机 2800kW,工程规模为小(一)型,工程等别为 v 等.压力管坡总长 346m,设计正常工作水头 197m,是典型的山区高水头小型水电站,电
2、站压力钢管水压试验分析在山区高水头小型水电站压力钢管试压方案的选择中具有很好的代表性.山区高水头水电站,因压力钢管水头高,管轴线长,压力钢管试压整体一次性试压一般来说是不可取的.对于分段试压,如果分的太细,又会给施工造成一定的困难,同时还会影响施工进度,增加工程投资.现采用压力钢管整体充水分段连续水压试验方案,成功地完成了山区高水头,长轴线压力钢管的水压试验.以超过正常的内部压力来暴露结构缺陷,检查结构的整体安全度,核查设计和施工质量;通过对钢管缓慢加压 ,使材料缺陷尖端发生塑性变形,逐渐钝化,卸压后有预压应力,增加了钢管抵抗内压的能力,从而保证压力钢管在投入使用后安全运行.但是压力钢管如何试
3、压,压力如何确定则直接关系到试压的效果,即能不能达到试压的目的.保证压力钢管及其附属建筑(镇墩,支墩)的安全是该工程施工及管理的一项十分重要的内容.2 高水头试压方法若采用压力钢管整体试压方案,由于管线长,水头高,钢管内压变幅大,势必将出现下端试验压力满足要求而上端试验压力超出太多,或上端试验压力满足要求而下端试验压力过低的情况,以致达不到试压的目的.如采用压力钢管下端至上端安装一段试验一段的试压方案,将导致工程工期的增加,试压难度增大以及堵头结构尺寸增大.如采用内堵头分段整体充水,逐段进行水压试压的方案,因受施工现场道路运输及环境条件限制,势必会造成打压设备就位困难及打压管路增加.针对上述各
4、试压方案的不足及压力钢管施工现场的条件,工程的工期要求及安装施工方案,经对各试压方案的多次研讨,论证,拟定采用压力钢管整体充水,内堵头分段的连续性试压方案.其具体方法为:在施工过程中,按计算确定的试压分段断面位置,将内堵头安装在相应的管节内,同时在内堵头位置装设试压用的旁通管路和排气,测压管路系统及进入孔,待压力钢管系统全部施工完成并检验合格后,由压力钢管上端(进口)设置的充水阀对压力钢管进行充水,充水完成后按划分的试验管段顺序,由低压段至高压段连续进行压力钢管各段的试压,每一试验段试压完成后,将其下端设置的旁通管道阀门关闭,以进行下一试验段的试压.试验的加压设备布置在压力钢管下端最后一试验段
5、上端口或下端口处施工环境较好的位置,以便试压工作的顺利实施.这种试压方案具有内堵头受压小,结构尺寸简单,对现场环境条件要求不高,试验过程简单,操作方便,节省投资,缩短施工工期等优点.适用于山区高水头,长管线的水电站压力钢管的水压试验.3 高水头压力钢管试压3.1 试压装置的装配压力钢管在施工过程中,根据国标水电站压力钢管设计规范,在钢管制作厂将内堵头,入孔,试压管路制作装配在压力钢管相应的试压断面位置,然后将其安装在设计的桩号,高程位置.带内堵头的安装节在安装前,须将相邻管段的安装施工,质检项目全部完成并检验合格,同时将管内的残留物清扫干净.压力钢管系统全部安装完毕并检查,验收合格后,装配压力
6、钢管末端堵头及管路上的阀门,压力表(精度 1.5 级,量程为试验压力值的 1.52 倍),同时封堵进入孔,拆除波纹管式伸缩节上的定位装置和压力钢管安装施工中的临时支撑,装设压力钢管系统试压观测装置及应力应变测试装置.3.2 试验准备由于目前国内暂无山区高水头,长管线压力钢管整体一次性试压的成功先例,并且采用的内堵头分段,钢管整体充水连续试压方案在国内属创新,因此,应针对实际情况,在试压前要设立由各有关单位组成的试压专门机构,负责全部试验过程的指挥,协调,检查与测试,并由试压总技术负责人向所有参加试验的人员进行技术及试验程序,试验注意事项交待清楚.对压力钢管,试压管路系统,镇墩,支承装置,钢管末
7、端堵头,进入孔,试验用水源的水质进行全面检查及审核,确认无误后关闭钢管末端堵头上的阀门和试压打压进水管的闸阀,并开启所有的旁通阀和排气阀,然后将注水管接入压力钢管上端设置的充水管路进口.在压力钢管两侧 10m 范围和厂房内设置试压安全警界区,在与压力钢管交叉的道路位置设立警示牌,并设专人进行现场指挥.在各观测点,应力测试位置,压力钢管重点检查部位布设照度足够的照明系统,并为试验工作人员配备方便快捷的通讯工具,以便试压过程中的操作,检查,观测,指挥,协调工作.3_3 压力钢管充水充水前确认压力钢管和试压装置各系统复检审核合格,试验工作人员到位;观测装置,应力应变测试装置调试完毕工作正常 ;且已完
8、成压力钢管系统空载状态下的原型观测及测试.开启充水阀实施压力钢管充水作业,充水作业采用缓慢注水方案,注水流量控制在 20m3/h,这虽会增加压力钢管的充水时间,延长整个试压过程,但却可避免充水速度太快,钢管内压快速上升所造成的内堵头和试验管路的失稳破坏,同时还有利于压力钢管残余应力的释放及应力的平衡.充水过程中,由试验检查人员对压力钢管系统进行全面监测,对充水过程中产生的异常情况和暴露的施工缺陷,及时通知试验机构,以便试验机构决策并采取相应的处理措施.试验管段充水完成并由该试验段的排气阀溢出时,关闭该管段排气阀,暂停钢管充水,随即由试验检查人员对已充水的管段各部位进行全面检查,同时检查,记录各
9、测试位置的压力,变形,应力应变参数,确认完成且无异常情况之后,继续余下管段的充水.压力钢管上端排气阀有水溢出,表示压力钢管全部充水完成,这时关闭进水阀,观测记录各试验断面的静水压力值和各测试位置在静水压力作用下的变形及应力应变值,然后对压力钢管和试压系统各部位进行全面检查.3.4 试压试压设备使用 4DSY 一 63/25 型电动试压泵.它具有在试压的初始阶段流量大,能迅速冲液和升压以缩短试验时间,而当压力超过 1.6MPa后,为使试压过程平稳而缓慢地进行,流量自动减小的工作特点.试压泵额定排出压力 2.5MPa,高压状态时流量 40L/h,低压状态时 380L/h.3.5 试验结果整个试验过程为 22h,其中充水过程因施工场地影响占用了 20%的时间,超出预计的充水时问约 4h,实际充水打压试验时间 18hl5min.管体和焊缝连接部位无渗漏及异常变形,压力钢管,伸缩节及支撑系统工作正常,压力钢管镇墩未产生位移及扩大的变形,试压压力值符合规范要求.4 结论总之,压力钢管是水电站的重要组成部分,特别是山区高水头水电站的压力钢管,它本身的安全与否关系到整个水电站的安全状况.由于压力钢管失事导致厂毁人亡的恶性事故在水利史上并不罕见.因此,在高水头水电站建成后,正式投入使用之前,必须对压力钢管进行试压.围困撞 2011 年 8 月
