劉海龍,楊朱君,楊 銘,吳海剛

(1.國家電投集團(tuán)內(nèi)蒙古能源有限公司 內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.河南省中大工程監(jiān)理有限公司,河南 鄭州 450000；3.國家電投集團(tuán)內(nèi)蒙古白音華煤電有限公司 鋁電分公司,內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000)

本項(xiàng)目為年產(chǎn)40萬噸電解鋁,電解系列共安裝300臺新型SY500電解槽,總投資26.5億元。新型的SY500電解槽采用全新優(yōu)化的物理場模型,電解槽總體設(shè)計(jì)中取消了AB梁,非AB梁電解槽需對電解槽母線及槽殼安裝精度提出了更高安裝要求,電解槽安裝質(zhì)量的控制是實(shí)現(xiàn)電解槽的平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。本文結(jié)合施工實(shí)踐,闡述如何提高非AB梁電解槽槽底母線安裝質(zhì)量。

電解槽母線的安裝精度直接影響電解槽內(nèi)的磁場分布,進(jìn)而影響電解槽的運(yùn)行指標(biāo)。為使電解槽達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的運(yùn)行指標(biāo),必須保證母線安裝精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這就需要在電解槽母線安裝施工中,對槽底母線、立柱母線、進(jìn)電側(cè)母線、出電側(cè)母線、陽極母線的安裝精度,以及電解槽上下部槽的安裝精度進(jìn)行嚴(yán)格的控制,使安裝誤差在允許范圍內(nèi)。

傳統(tǒng)的電解槽下面為AB梁,槽底母線直接安裝在AB梁上,AB梁為H型鋼,表面光滑平整,安裝方便。非AB梁型電解槽槽底母線直接安裝在混凝土母線支墩上,對母線支墩的平整度、標(biāo)高精度,母線安裝位置、絕緣材料鋪設(shè)、槽底母線的整體標(biāo)高要求很高。因此母線整體標(biāo)高控制及與電解槽的整體配合是本工程的質(zhì)量控制要點(diǎn),為保證電解槽整體安裝質(zhì)量,槽底母線安裝精度成為本工程的質(zhì)量控制重點(diǎn)。

圖1 非AB梁槽底母線安裝三維圖

1 施工過程中出現(xiàn)的問題及原因

通過對第一臺槽底母線試裝,測量后發(fā)現(xiàn)安裝偏差很大,甚至很多超過安裝允許偏差,實(shí)測結(jié)果見表1。如母線不能保證安裝精度,則會對電解槽及鋁母線下步安裝造成很大影響,電解槽的累計(jì)偏差會很大,將對電解槽的正常運(yùn)行造成很大影響。

表1 常規(guī)安裝后測量數(shù)據(jù)表

為提高母線安裝精度,以達(dá)到設(shè)計(jì)文件及相關(guān)規(guī)范要求,現(xiàn)場成立了專門的質(zhì)量管控小組,通過現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸納,小組從人、料、機(jī)、法、環(huán)等多角度、多因素對安裝產(chǎn)生的偏差進(jìn)行初步理論分析,主要有以下十二條原因:

(1)母線基礎(chǔ)尺寸偏差:鋁母線基礎(chǔ)在施工過程中,土建的誤差精度為厘米級,鋁母線安裝精度為毫米級,兩者精度等級差異較大。為保證母線安裝質(zhì)量須統(tǒng)一土建、安裝驗(yàn)收精度標(biāo)準(zhǔn)。

(2)基準(zhǔn)誤差:電解槽的縱橫中心線,標(biāo)高基準(zhǔn)線因?yàn)榉磸?fù)引測,或畫線過程中產(chǎn)生了較大誤差。

(3)人員操作誤差:人員在安裝、畫線過程中因操作失誤產(chǎn)生的誤差。

(4)儀器精度誤差:因?yàn)闇y量儀器的精度或使用方法不當(dāng),或儀器未經(jīng)校驗(yàn)使用所產(chǎn)生的誤差。

(5)鋁母線加工誤差:鋁母線在生產(chǎn)制作過程中,在高度、寬度、長度等方面均存在合理偏差。

(6)鋁母線預(yù)制誤差:在鋁母線預(yù)制過程中,因?yàn)樘ゾ咧谱骰蜃冃味a(chǎn)生的誤差。

(7)絕緣材料生產(chǎn)誤差:絕緣材料在加工過程中在厚度等方面存在誤差。

(8)施工人員未作培訓(xùn)和技術(shù)交底,未熟練掌握安裝位置和安裝方法造成的誤差。

(9)母線基礎(chǔ)平整度不夠,造成絕緣材料碎裂,影響絕緣性能,造成安裝偏差。

(10)吊裝鋁母線產(chǎn)生變形而引起的安裝偏差:鋁母線在吊裝過程中因受力不均,使鋁母線外形尺寸變形,從而影響安裝偏差。

(11)測量放線偏差:在安裝前對母線安裝位置進(jìn)行測量放線,測量放線位置不準(zhǔn)確而引起的安裝偏差。

(12)安裝方法引起的偏差:選擇的安裝方法不當(dāng)造成的安裝偏差。

2 采取措施

為了提高槽底母線的安裝質(zhì)量,經(jīng)過多次試裝研究之后,確定了以下幾點(diǎn)施工預(yù)防措施和驗(yàn)收參數(shù),確保安裝精度、安裝偏差及累計(jì)偏差在允許范圍內(nèi)。

2.1 基礎(chǔ)驗(yàn)收

因母線直接安裝在土建基礎(chǔ)上,要求基礎(chǔ)表面要平整,平整度≤5‰,標(biāo)高偏差-3～0 mm,基礎(chǔ)向中心縱橫間距±3 mm,復(fù)測基礎(chǔ)縱橫中心線標(biāo)志線,測量精度誤差≤3 mm。母線測量中心線,要以電解槽縱橫中心線為基準(zhǔn)。采取灌漿找平的基礎(chǔ),灌漿層強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)場嚴(yán)格對基礎(chǔ)進(jìn)行測量,保證基礎(chǔ)必須表面平整,相對位置正確、表面平整,標(biāo)高必須符合設(shè)計(jì)要求。對不平整和標(biāo)高稍高的個別基礎(chǔ)用磨光機(jī)進(jìn)行打磨,修整基礎(chǔ)表面,避免絕緣磚安裝后斷裂。對于低于設(shè)計(jì)標(biāo)高且大于3 mm的基礎(chǔ),加設(shè)與基礎(chǔ)平面大小相同的墊板,根據(jù)標(biāo)高選取墊板的厚度。

圖2 現(xiàn)場電解槽基礎(chǔ)驗(yàn)收

2.2 焊接時制定反變形措施

母線在焊接過程中母線受熱產(chǎn)生的焊接收縮應(yīng)力產(chǎn)生變形,所以母線預(yù)制應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中母線的具體連接方式,合理的制作胎具,在產(chǎn)生焊接變形的位置采用合理的胎具對焊接變形采取預(yù)留變形余量和夾具固定等方法來消除焊接變形。加強(qiáng)母線安裝位置進(jìn)行測量放線,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,依據(jù)給定的電解槽縱橫中線,將母線的安裝位置測設(shè)到基礎(chǔ)上,并劃出安裝線,安裝線應(yīng)劃在基礎(chǔ)的側(cè)面,便于尋找及測量,劃線應(yīng)準(zhǔn)確清晰,且不易脫落。

2.3 合理堆放半成品

鋁的硬度相對來說比較低,在施工過程中,考慮土建進(jìn)度和施工進(jìn)度要求,已焊接的鋁母線和鋁板半成品不能及時安裝。為了最大化利用施工現(xiàn)場有限的條件,結(jié)合半成品的形狀和幾何尺寸,在保證堆放的安全性和后續(xù)施工方便的前提下,制定合理的半成品防變形堆放方式。

圖3 現(xiàn)場槽底母線擺放

2.4 采用合理的吊裝方式

母線預(yù)制完成后,經(jīng)過吊裝運(yùn)送到安裝位置,由于母線預(yù)制后形狀復(fù)雜,長度較長,吊點(diǎn)位置難以確定,在吊裝過程中容易產(chǎn)生吊裝變形,所以在吊裝過程中一定要采取相應(yīng)的措施,保證吊裝不產(chǎn)生變形。

(1)采用臨時加固的方法避免吊裝變形。對于門形框式母線構(gòu)件,采用加臨時固定件的方法,保證門形框成四邊形防止受拉力作用變形。

(2)采用多點(diǎn)吊裝保證吊裝平衡避免吊裝變形。對于形狀復(fù)雜,或長度較長的母線構(gòu)件,采取多吊點(diǎn)的方法,保證在吊裝過程中構(gòu)件平衡,避免發(fā)生變形。

(3)采用平衡梁吊裝,避免吊裝變形,對于結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜,或長度特別長的母線,采用平衡梁吊裝,平衡梁吊裝可合理、均衡分配吊點(diǎn)的吊裝載荷,預(yù)防吊裝變形。

圖4 現(xiàn)場槽底母線吊裝

2.5 母線吊裝就位

安裝位置確定后,將母線吊裝就位,吊裝時注意吊裝安全,根據(jù)安裝線將母線安裝在基礎(chǔ)上,吊裝時要平穩(wěn)、輕放,避免母線磕碰基礎(chǔ),使基礎(chǔ)碎裂或母線損壞,對于沒有支撐放在基礎(chǔ)上會翻轉(zhuǎn)的母線,裝設(shè)臨時支撐,保證母線在基礎(chǔ)上穩(wěn)定。

2.6 安裝絕緣材料

母線初步就位后,用行車吊起或千斤頂頂升母線到一定高度,高度根據(jù)絕緣材料厚度決定;安裝絕緣磚,絕緣磚安裝位置準(zhǔn)確,絕緣磚與基礎(chǔ)接觸良好緊密,無縫隙。絕緣磚安裝完畢后,母線輕輕放下,避免突然下落,使瞬間載荷過大,使絕緣磚碎裂。碎裂的絕緣磚必須進(jìn)行更換,保證母線對地絕緣良好。

2.7 母線調(diào)整

絕緣磚安裝完畢后,對母線依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行精確調(diào)整,并用復(fù)測標(biāo)高線進(jìn)行復(fù)測。精調(diào)時應(yīng)按照從中心向兩側(cè)的方向進(jìn)行調(diào)整,控制兩臺母線之間的距離,保證單根母線標(biāo)高,同時應(yīng)控制整臺母線的整體標(biāo)高。控制每根母線之間、母線與基礎(chǔ)之間,母線與電解槽底梁之間的距離符合設(shè)計(jì)要求，見圖5。

圖5 現(xiàn)場槽底母線安裝

3 效 果

通過以上預(yù)防措施和安裝方法的實(shí)施及持續(xù)改進(jìn),在后期眾多已完成的槽底母線中,隨機(jī)對一臺槽底母線的安裝精度進(jìn)行測量,再結(jié)合《鋁母線焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50586-2010中母線的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),其數(shù)據(jù)對照如表2。

表2測量數(shù)據(jù)表明,該槽底母線安裝精度已100%達(dá)標(biāo),累計(jì)偏差符合規(guī)范要求,所有安裝偏差都得到了很好的控制,電解槽槽底安裝質(zhì)量得到了有效的保證,為電解槽平穩(wěn)運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)，見圖6。

表2 方案優(yōu)化后安裝測量數(shù)據(jù)表

圖6 電解槽下部槽安裝圖

4 結(jié) 語

實(shí)踐證明,通過采取上述的優(yōu)化改進(jìn)措施,使電解槽槽底母線安裝精度得到提高,安裝質(zhì)量得到很好的控制。本項(xiàng)目的電解槽母線安裝均采用了上述質(zhì)量保證措施,安裝完成后項(xiàng)目檢驗(yàn)人員逐臺對安裝完成的電解槽各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測量,各項(xiàng)安裝精度都達(dá)到了規(guī)范要求,安裝偏差符合設(shè)計(jì)要求。

在本項(xiàng)目中對非AB梁電解槽母線安裝質(zhì)量的管控經(jīng)驗(yàn),可為今后同類電解槽母線安裝的質(zhì)量控制提供良好的借鑒。