專利名稱：水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭。
背景技術(shù)：
水電站水輪機(jī)配水環(huán)管或分流管，多由厚鋼板成型后焊接為螺旋狀的蝸殼，容 量大，水壓高，如哈薩克斯坦瑪依納水電站水輪機(jī)配水環(huán)管，內(nèi)直徑達(dá)M08mm，水壓高達(dá) 97. 8Bar，封頭堵板上承受的壓力高達(dá)近5000噸，如此大壓力下一般根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)必須采 用沖壓的封頭進(jìn)行水壓試驗(yàn)，這樣每個(gè)端口都需制作一個(gè)沖壓封頭，材料耗費(fèi)大，成型困 難，如采用簡(jiǎn)單的附加強(qiáng)筋板的盲板做打壓封頭，打壓時(shí)安全無法保證，很有可能出現(xiàn)安全 事故。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭，能夠滿足 配水環(huán)管高水壓試驗(yàn)要求，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可互換，制作方便，降低生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭，其特征在于，包括基板、環(huán)筒、拉筋，在基 板兩側(cè)分別同心設(shè)置2 3層環(huán)筒，基板與環(huán)筒之間設(shè)有拉筋。所述基板厚90 120mm，直徑為最大配水環(huán)管管徑+600 800mm。所述環(huán)筒高度400 500mm，同側(cè)環(huán)筒間距350 500mm，環(huán)筒壁厚比與之匹配的 配水環(huán)管的壁厚厚4 8mm。所述環(huán)筒與基板的焊縫開“K”型坡口，焊縫全熔透。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是1)在保證質(zhì)量和安全的前提下，能 夠滿足配水環(huán)管高水壓試驗(yàn)要求；幻一個(gè)半封閉箱型封頭可用作四個(gè)不同配水環(huán)管端口 的打壓堵板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可互換，節(jié)約了按標(biāo)準(zhǔn)制作沖壓封頭所需的可觀的成型及材料費(fèi)用， 大大降低了成本；3)也可用于類似大容量高水壓試驗(yàn)的封頭設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明安全、經(jīng)濟(jì)、有 效。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是水輪機(jī)配水環(huán)管的一段示意圖。圖中1-基板2-環(huán)筒3-拉筋4-插管
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明見圖2，是水輪機(jī)配水環(huán)管的一段示意圖，由于一般整套配水環(huán)管分六段制作，每 個(gè)端口管徑不同，插管4直徑小，用盲板封住打壓強(qiáng)度足夠，可在兩端封頭焊好后，焊盲板。[0015]見圖1，是本實(shí)用新型水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖， 包括基板1、環(huán)筒2、拉筋3，在基板1兩側(cè)分別同心設(shè)置2 3層環(huán)筒2，基板1與環(huán)筒2之 間設(shè)有拉筋3。所述環(huán)筒2與基板1的焊縫開“K”型坡口，清根焊透?；诮档统杀镜脑瓌t，打壓封頭既可滿足高水壓狀態(tài)下的高強(qiáng)度、高剛度要求，又 可用于不同管徑，具體制作過程如下1)基板1利用IOOmm厚UT探傷合格鋼板，直徑為配水環(huán)管最大直徑+600mm，可拼 接，拼接焊縫要求UT探傷合格，尤其是必須保證基板1與環(huán)筒2焊接范圍UT探傷合格確保 焊縫強(qiáng)度不受母材缺陷影響。2)在基板的兩側(cè)分別安裝兩個(gè)環(huán)筒2，各筒徑分別為六段配水環(huán)管不同端口管 徑，使同一封頭可用于不同段配水環(huán)管端口。原則確保同側(cè)兩環(huán)筒間距> 350mm，環(huán)筒壁厚 >與之同徑的配水環(huán)管的壁厚，環(huán)筒高度500mm。環(huán)筒2均采用與之相連接的配水環(huán)管厚度 相同或略大的鋼板，滾曲成型，筒徑與配水環(huán)管徑相符，保證兩者相連接的焊縫有效厚度不 得小于配水環(huán)管本體厚度。3)拉筋3要用50-60mm厚鋼板下料，高度450mm，使得環(huán)筒與不同段配水環(huán)管焊 接、切割時(shí)不傷及拉筋3。各環(huán)筒2與基板1和配水環(huán)管本體焊縫均采用“K”不對(duì)稱坡口， 內(nèi)小外大，外側(cè)清根焊接，保證焊縫全熔透。便于操作，保證焊縫質(zhì)量，最小尺寸環(huán)筒內(nèi)拉筋 是“#”字分布，其余為“米”字分布。4)為保證足夠的焊接強(qiáng)度，要求四個(gè)環(huán)筒2與基板1的焊縫開“K”型坡口，清根焊 接，焊后做UT探傷檢查，保證全熔透；其它拉筋與基板和環(huán)筒的焊縫采用雙面角焊縫，所有 焊縫交接處，必須采用連續(xù)焊接封閉好。5)對(duì)上述焊接好的封頭，進(jìn)行580士 10°C退火熱處理，保證其足夠的強(qiáng)度。6)理論校驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)SolidWorks2007軟件COSMOSXpress設(shè)計(jì)分析向?qū)?，通過 壓力試驗(yàn)三維模擬方法，驗(yàn)證此封頭剛度和強(qiáng)度的安全狀態(tài)。應(yīng)力模擬結(jié)果反映出此種封 頭結(jié)構(gòu)承受IOMpa壓力后，各部位應(yīng)力分布及大小，最大應(yīng)力為180Mpa，小于材料的屈服強(qiáng) 度220Mpa，安全系數(shù)為1. 223，說明此結(jié)構(gòu)從強(qiáng)度上講處于安全狀態(tài)。形變模擬結(jié)果反映出 此種封頭結(jié)構(gòu)承受IOMpa壓力后，各部位形變分布及大小，基板中心部位為變形最大區(qū)域， 變形量最大值為0. 643mm，宏觀看變形量完全控制在安全狀態(tài)。7)封頭與配水管本體的組裝焊接制作兩個(gè)封頭，配水環(huán)管兩端的Φ2285和 ΦΜ08尺寸分別與封頭上的相同尺寸環(huán)筒對(duì)應(yīng)，將退火后的封頭與相應(yīng)的配水環(huán)管本體進(jìn) 行組裝，每段配水環(huán)管兩端大口徑先組裝封頭，從中間的插管4端口進(jìn)入焊接兩端封頭與 配水環(huán)管內(nèi)側(cè)焊縫，內(nèi)側(cè)焊縫焊好后，再用IOOmm厚的盲板封堵插管4端口，三個(gè)端口外側(cè) 焊縫可同時(shí)施焊。封頭與配水環(huán)管外側(cè)焊縫要求清根焊透。8)水壓試驗(yàn)為保證操作者人身安全，水壓試驗(yàn)時(shí)，配水環(huán)管兩側(cè)焊有此半封閉 箱體結(jié)構(gòu)封頭方向不得有人員通過，打壓過程中如發(fā)現(xiàn)管內(nèi)異常聲響立即停止打壓。實(shí)踐 證明，按圖樣要求水壓試驗(yàn)97. 8Bar,保壓2小時(shí)后，再降至65. 2Bar,保壓6小時(shí)，整個(gè)過程 封頭的強(qiáng)度和剛度均安全可靠。停止打壓后檢查封頭的焊縫質(zhì)量和變形情況，均無明顯變 化。兩組配水環(huán)管共分12段水壓試驗(yàn)，均安全一次合格。
權(quán)利要求1.水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭，其特征在于，包括基板、環(huán)筒、拉筋，在基板 兩側(cè)分別同心設(shè)置2 3層環(huán)筒，基板與環(huán)筒之間設(shè)有拉筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭，其特征在于，所述 基板厚90 120mm，直徑為最大配水環(huán)管管徑+600 800mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭，其特征在于，所 述環(huán)筒高度400 500mm，同側(cè)環(huán)筒間距350 500mm，環(huán)筒壁厚比與之匹配的配水環(huán)管的 壁厚厚4 8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭，其特征在于，所述 環(huán)筒與基板的焊縫開“K”型坡口，焊縫全熔透。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水輪機(jī)配水環(huán)管打壓用半封閉箱型封頭，其特征在于，包括基板、環(huán)筒、拉筋，在基板兩側(cè)分別同心設(shè)置2～3層環(huán)筒，基板與環(huán)筒之間設(shè)有拉筋。所述基板厚90～120mm，直徑為最大配水環(huán)管管徑+600～800mm。所述環(huán)筒高度400～500mm，同側(cè)環(huán)筒間距350～500mm，環(huán)筒壁厚比與之匹配的配水環(huán)管的壁厚厚4～8mm。所述環(huán)筒與基板的焊縫開“K”型坡口，焊縫全熔透。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是1)能夠滿足配水環(huán)管高水壓試驗(yàn)要求；2)一個(gè)半封閉箱型封頭可用作四個(gè)不同配水環(huán)管端口的打壓堵板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可互換，大大降低了成本；3)也可用于類似大容量高水壓試驗(yàn)的封頭設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)F03B11/00GK201896693SQ20102065532
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者姜淑華, 李璟, 苗秋軍, 郭宏俠 申請(qǐng)人:鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司