提高非AB梁电解槽槽底母线安装质量的实践

刘海龙,杨朱君,杨 铭,吴海刚

(1.国家电投集团内蒙古能源有限公司 内蒙古 通辽 028000；2.河南省中大工程监理有限公司,河南 郑州 450000；3.国家电投集团内蒙古白音华煤电有限公司 铝电分公司,内蒙古 锡林郭勒 026000)

本项目为年产40万吨电解铝,电解系列共安装300台新型SY500电解槽,总投资26.5亿元。新型的SY500电解槽采用全新优化的物理场模型,电解槽总体设计中取消了AB梁,非AB梁电解槽需对电解槽母线及槽壳安装精度提出了更高安装要求,电解槽安装质量的控制是实现电解槽的平稳运行的基础条件。本文结合施工实践,阐述如何提高非AB梁电解槽槽底母线安装质量。

电解槽母线的安装精度直接影响电解槽内的磁场分布,进而影响电解槽的运行指标。为使电解槽达到设计规定的运行指标,必须保证母线安装精度达到设计要求。这就需要在电解槽母线安装施工中,对槽底母线、立柱母线、进电侧母线、出电侧母线、阳极母线的安装精度,以及电解槽上下部槽的安装精度进行严格的控制,使安装误差在允许范围内。

传统的电解槽下面为AB梁,槽底母线直接安装在AB梁上,AB梁为H型钢,表面光滑平整,安装方便。非AB梁型电解槽槽底母线直接安装在混凝土母线支墩上,对母线支墩的平整度、标高精度,母线安装位置、绝缘材料铺设、槽底母线的整体标高要求很高。因此母线整体标高控制及与电解槽的整体配合是本工程的质量控制要点,为保证电解槽整体安装质量,槽底母线安装精度成为本工程的质量控制重点。

图1 非AB梁槽底母线安装三维图

1 施工过程中出现的问题及原因

通过对第一台槽底母线试装,测量后发现安装偏差很大,甚至很多超过安装允许偏差,实测结果见表1。如母线不能保证安装精度,则会对电解槽及铝母线下步安装造成很大影响,电解槽的累计偏差会很大,将对电解槽的正常运行造成很大影响。

表1 常规安装后测量数据表

为提高母线安装精度,以达到设计文件及相关规范要求,现场成立了专门的质量管控小组,通过现场测量的数据进行分析和归纳,小组从人、料、机、法、环等多角度、多因素对安装产生的偏差进行初步理论分析,主要有以下十二条原因:

(1)母线基础尺寸偏差:铝母线基础在施工过程中,土建的误差精度为厘米级,铝母线安装精度为毫米级,两者精度等级差异较大。为保证母线安装质量须统一土建、安装验收精度标准。

(2)基准误差:电解槽的纵横中心线,标高基准线因为反复引测,或画线过程中产生了较大误差。

(3)人员操作误差:人员在安装、画线过程中因操作失误产生的误差。

(4)仪器精度误差:因为测量仪器的精度或使用方法不当,或仪器未经校验使用所产生的误差。

(5)铝母线加工误差:铝母线在生产制作过程中,在高度、宽度、长度等方面均存在合理偏差。

(6)铝母线预制误差:在铝母线预制过程中,因为胎具制作或变形而产生的误差。

(7)绝缘材料生产误差:绝缘材料在加工过程中在厚度等方面存在误差。

(8)施工人员未作培训和技术交底,未熟练掌握安装位置和安装方法造成的误差。

(9)母线基础平整度不够,造成绝缘材料碎裂,影响绝缘性能,造成安装偏差。

(10)吊装铝母线产生变形而引起的安装偏差:铝母线在吊装过程中因受力不均,使铝母线外形尺寸变形,从而影响安装偏差。

(11)测量放线偏差:在安装前对母线安装位置进行测量放线,测量放线位置不准确而引起的安装偏差。

(12)安装方法引起的偏差:选择的安装方法不当造成的安装偏差。

2 采取措施

为了提高槽底母线的安装质量,经过多次试装研究之后,确定了以下几点施工预防措施和验收参数,确保安装精度、安装偏差及累计偏差在允许范围内。

2.1 基础验收

因母线直接安装在土建基础上,要求基础表面要平整,平整度≤5‰,标高偏差-3～0 mm,基础向中心纵横间距±3 mm,复测基础纵横中心线标志线,测量精度误差≤3 mm。母线测量中心线,要以电解槽纵横中心线为基准。采取灌浆找平的基础,灌浆层强度要达到设计要求。现场严格对基础进行测量,保证基础必须表面平整,相对位置正确、表面平整,标高必须符合设计要求。对不平整和标高稍高的个别基础用磨光机进行打磨,修整基础表面,避免绝缘砖安装后断裂。对于低于设计标高且大于3 mm的基础,加设与基础平面大小相同的垫板,根据标高选取垫板的厚度。

图2 现场电解槽基础验收

2.2 焊接时制定反变形措施

母线在焊接过程中母线受热产生的焊接收缩应力产生变形,所以母线预制应根据设计图纸中母线的具体连接方式,合理的制作胎具,在产生焊接变形的位置采用合理的胎具对焊接变形采取预留变形余量和夹具固定等方法来消除焊接变形。加强母线安装位置进行测量放线,根据设计图纸,依据给定的电解槽纵横中线,将母线的安装位置测设到基础上,并划出安装线,安装线应划在基础的侧面,便于寻找及测量,划线应准确清晰,且不易脱落。

2.3 合理堆放半成品

铝的硬度相对来说比较低,在施工过程中,考虑土建进度和施工进度要求,已焊接的铝母线和铝板半成品不能及时安装。为了最大化利用施工现场有限的条件,结合半成品的形状和几何尺寸,在保证堆放的安全性和后续施工方便的前提下,制定合理的半成品防变形堆放方式。

图3 现场槽底母线摆放

2.4 采用合理的吊装方式

母线预制完成后,经过吊装运送到安装位置,由于母线预制后形状复杂,长度较长,吊点位置难以确定,在吊装过程中容易产生吊装变形,所以在吊装过程中一定要采取相应的措施,保证吊装不产生变形。

(1)采用临时加固的方法避免吊装变形。对于门形框式母线构件,采用加临时固定件的方法,保证门形框成四边形防止受拉力作用变形。

(2)采用多点吊装保证吊装平衡避免吊装变形。对于形状复杂,或长度较长的母线构件,采取多吊点的方法,保证在吊装过程中构件平衡,避免发生变形。

(3)采用平衡梁吊装,避免吊装变形,对于结构特别复杂,或长度特别长的母线,采用平衡梁吊装,平衡梁吊装可合理、均衡分配吊点的吊装载荷,预防吊装变形。

图4 现场槽底母线吊装

2.5 母线吊装就位

安装位置确定后,将母线吊装就位,吊装时注意吊装安全,根据安装线将母线安装在基础上,吊装时要平稳、轻放,避免母线磕碰基础,使基础碎裂或母线损坏,对于没有支撑放在基础上会翻转的母线,装设临时支撑,保证母线在基础上稳定。

2.6 安装绝缘材料

母线初步就位后,用行车吊起或千斤顶顶升母线到一定高度,高度根据绝缘材料厚度决定;安装绝缘砖,绝缘砖安装位置准确,绝缘砖与基础接触良好紧密,无缝隙。绝缘砖安装完毕后,母线轻轻放下,避免突然下落,使瞬间载荷过大,使绝缘砖碎裂。碎裂的绝缘砖必须进行更换,保证母线对地绝缘良好。

2.7 母线调整

绝缘砖安装完毕后,对母线依据设计图纸要求进行精确调整,并用复测标高线进行复测。精调时应按照从中心向两侧的方向进行调整,控制两台母线之间的距离,保证单根母线标高,同时应控制整台母线的整体标高。控制每根母线之间、母线与基础之间,母线与电解槽底梁之间的距离符合设计要求，见图5。

图5 现场槽底母线安装

3 效 果

通过以上预防措施和安装方法的实施及持续改进,在后期众多已完成的槽底母线中,随机对一台槽底母线的安装精度进行测量,再结合《铝母线焊接工程施工及验收规范》GB50586-2010中母线的相关标准,其数据对照如表2。

表2测量数据表明,该槽底母线安装精度已100%达标,累计偏差符合规范要求,所有安装偏差都得到了很好的控制,电解槽槽底安装质量得到了有效的保证,为电解槽平稳运行打下良好基础，见图6。

表2 方案优化后安装测量数据表

图6 电解槽下部槽安装图

4 结 语

实践证明,通过采取上述的优化改进措施,使电解槽槽底母线安装精度得到提高,安装质量得到很好的控制。本项目的电解槽母线安装均采用了上述质量保证措施,安装完成后项目检验人员逐台对安装完成的电解槽各项指标进行测量,各项安装精度都达到了规范要求,安装偏差符合设计要求。

在本项目中对非AB梁电解槽母线安装质量的管控经验,可为今后同类电解槽母线安装的质量控制提供良好的借鉴。