广东省输变电工程公司 陈奥博



波纹管液压调整法在GIS安装中的应用

广东省输变电工程公司 陈奥博

【摘要】在GIS的管道母线安装中，需要对波纹管进行压缩和放松调整。采用人力作业压缩一个波纹管耗时30分钟，同时容易造成螺杆损伤而形成安全隐患。我公司施工技术人员通过专题攻关、研发专用工具，开发了一套“支架固定、液压泵传动液压千斤顶、再驱动顶板进行压缩调整”的液压调整方法，可将压缩速度提高三分之二以上，同时提高安装质量，确保施工安全，降低劳动强度。经过一系列变电工程的建设实践，证明该方法能够有效降低作业人员投入，具有良好的经济效益和社会效益。

【关键词】压缩调整装置；加强支架；GIS管道母线；波纹管

1　背景

1.1GIS管道母线安装背景

气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS)是一种由管道母线等多种高压电器组合而成的高压配电装置，GIS将所有的高压电器元件密封在金属筒中，具有可靠性高、运行方便、检修周期长等优点。

GIS管道母线位于母线筒内，管道母线在安装时需要与两端间隔分别进行导体连接，在确认母线杆安装牢固进行间隔对接。管道母线安装有一道至关重要的工序——调整GIS波纹管，包括压缩波纹管和放松波纹管。压缩之后与插接式母线端进行导体对接，对接完成之后要均匀松开紧固波纹管的螺栓到正常的尺寸，之后再放松波纹管完成与另一端间隔对接。

1.2波纹管调整工艺

波纹管是一种既有弹性特性又有密封特性的金属管壳零件，在外力或力矩作用下能发生轴向、角向及侧向位移，以补偿母线和设备运行过程中的尺寸变化。在GIS管道母线的安装对接中，需要对波纹管进行调整。

波纹管的常规外形如图1所示，（以平高东芝252kV GIS波纹管为例）：波纹管全长630mm，由四条M24的不锈钢全牙螺杆固定。波纹管调整采采用人工作业，压缩调整通过拧紧螺杆上的螺帽实现，压缩四条M24的不锈钢全牙螺杆需四人分两组轮流作业，在逐步拧紧螺帽过程中，随着压缩量的增加，压缩操作受到的阻力越来越大，一个波纹管压缩时间需要30分钟。当母线和一端间隔对接完毕后，需要将波纹管进行放松调整，放松调整是压缩的逆过程，采用拧松螺帽完成作业。

图1　平高东芝252kV　GIS波纹管外形

1.3波纹管调整改进方法的提出

波纹管调整的瓶颈过程在于压缩过程，耗费大量时间、人力，同时在拧紧M24不锈钢螺帽时，螺母或螺杆可能因为受力不均损坏严重。这样一来，调整波纹管工序受阻，就会严重影响GIS设备的整体组装，阻碍工程进度及工期。

针对这一难题，我们开始思考是否有什么新的压缩方法可以降低作业人员投入、提高压缩效率，同时对螺母、螺杆有效保护。我公司施工技术人员对GIS波纹管安装工序广泛开展调查和研讨，在深入了解厂家设备构造和施工过程的现场情况后，我们认为抛弃传统的人工作业方法,通过加工专用工器具，以施加外力的方法进行波纹管压缩是可行的。

2　波纹管液压调整装置的研制

2.1绘制设计图

据最佳方案，这套压缩调整装置主体为固定支架，辅以液压机构和顶板。固定支架是千斤顶施加顶升力和波纹管套筒受力的附着点，千斤顶安装在支架上，以顶杆前端的固定卡环作为固定支撑点施加顶升力；槽钢由螺丝与波纹管套筒的法兰盘连接。

用Sketch软件绘制固定支架的三维示意图，如图2所示。

图2　固定支架三维示意图

2.2加工固定支架

固定支架要考虑到不同管径、不同法兰面尺寸的GIS波纹管的差别，满足大多数常规GIS波纹管的调整要求，我们采用通用型设计，加工尺寸图如图3所示。

图3　固定支架加工尺寸图

常规波纹管左右法兰盘的距离为630mm，不锈钢全牙拉杆的中心距离为710mm，千斤顶的固定卡环前端长度为50mm，所以圆钢长度取800mm较为适宜。工字钢长度取680mm，中心开有Φ64的中心孔。槽钢长度取180mm，支架内侧开Φ24的圆孔，圆钢与工字钢采用加强焊接连接。

3　装置的拉力强度试验和现场试验

现场试验：

焊接完毕，清除表面焊瘤、夹渣，并涂漆、上色，在现场将液压机构及支架整体组装，如图4所示。

经现场实地测试，固定支架尺寸符合母线筒要求，液压千斤顶夹持到位，进行试压缩时液压机构运行稳定，压力表读数在正常输出压力范围内，千斤顶顶杆没有发生轴向、纵向移位，能稳定进行往复压缩作业。

图4　液压机构及支架整体组装图

将人工压缩波纹管和新装置进行对比试验。作业场景如下图5所示。当采用液压调整波纹管之后，相同的波纹管压缩作业人数减少50％，施工时间降低70％，波纹管调整施工整体速度提高三分之二以上。

图5　人工压缩与液压压缩调整场景

4　最终方案确立

通过实验分析，完善设计图并确定了最终实施方案，固定支架的主体连接部分为圆钢1，液压千斤顶的整个压缩调整行程都在圆钢范围内移动。

固定支架的主骨架是工字钢2，千斤顶顶杆从中心孔3穿过，千斤顶上的固定卡环顶住工字钢作为固定支撑点，卡环边缘紧贴中心孔内侧，将液压千斤顶整体固定在支架和顶板中。

固定支架的下端部焊接有槽钢4，槽钢圆孔5为螺栓孔，用于将槽钢与法兰盘上的螺栓连接，从而将整个支架固定在波纹管套筒上。

液压泵启动后，压力通过千斤顶顶杆传递到顶板上进行压缩。顶板将压紧力分散到整个法兰面上，避免法兰盘局部受力过大发生变形。

5　施工作业流程和步骤

GIS波纹管液压调整施工工艺流程如下：

（1）施工准备：根据波纹管厂家提供的出厂试验数据、产品技术规定及所执行的规程标准，编制GIS波纹管液压调整施工方案，确定压缩调整的数据，如：压缩量、可承受压力范围、拉伸尺寸等参数，经技术部门批准后方可进行调整作业。

（2）拆法兰盘螺栓，安装固定支架：拆下连接法兰盘位置的两颗对角螺丝，将槽钢上的小孔穿过螺栓，拧紧螺丝把固定支架安装好。压缩作业前，应对液压管、固定支架进行外观检查，各紧固螺栓应齐全，无松动。

（3）千斤顶顶杆从支架圆孔中穿出就位：将液压千斤顶的固定卡环紧贴支架中心孔内侧，拧紧固定卡环，将液压管与液压泵连接。

（4）顶板就位，调整顶板位置：把顶板紧贴法兰盘，短暂启动液压泵后停止，使得千斤顶顶杆在顶板和固定支架之间均受到力，检查顶板的是否被夹紧，细调顶板位置。

（5）标注压缩量到达位置：根据波纹管厂家提供的产品技术规定，确定压缩量数据，在拉杆上用油性笔标注压缩量到达的位置。（252kV平高东芝GIS需压缩120mm）。

（6）启动液压泵，开始压缩作业：启动液压泵，液压千斤顶顶杆顶出，刚开始压缩时需缓慢加压以观察受力情况。稳定后匀速压缩波纹管，直到波纹管压缩到预定位置后关闭液压泵。把四条拉杆上的螺帽同步拧到预定位置，由于螺帽已离开法兰面且不用承受波纹管的压力，徒手就能拧动。

（7）压缩完成后拆除装置，继续管道母线安装下一步工序。

6　社会效果分析

（1）本文创新设计一种高效、实用的波纹管压缩方法，可以高效率地完成波纹管压缩调整，有效降低作业人员投入，同时提高工作效率和经济效益，具有结构简单、操作方便、省时省力等优点。方法切合工地使用环境，具有可实施性，能有效缓解目前“波纹管压缩”日益成为瓶颈的现状，在规模大、间隔多、波纹管拼装接口多的GIS设备施工中能够扭转被动局面。

（2）该施工方法已在多个施工项目中推广应用，实践证明，液压压缩法可将波纹管调整施工速度提高三分之二以上，施工安全、方便、快捷、质量优良，成为提高施工质量和效率的一大亮点，得到同行及专家的一致好评。

（3）本方法适用于各种电压等级GIS波纹管压缩调整作业，固定支架可针对不同GIS波纹管略作尺寸调整，适应不同管径、不同法兰面尺寸的波纹管压缩调整作业，具备GIS安装共性，很容易向其他电建公司进行推广，该方法的实施推广将具有十分显著的社会效益，对于电建市场推广也具有很大潜力。

参考文献

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陈奥博（1988-），男，天津人，助理工程师，主要研究方向：电力自动化、变电站施工。

作者简介：