王志华 陈跃飞

（湖南省电网公司东江水力发电厂，湖南 资兴 423403）

1 前言

水电站压力钢管布置成明钢管形式时须考虑设置伸缩节，伸缩节设置为减温度应力，有时也是为适应镇墩和支墩间的不均匀变位。十几年来在一些水电站已成功地使用了波纹管伸缩节，这种新型结构已显示了许多优点。但同时也暴露了在个别工程中因工程设计、产品安装、机组调试、运行期间以以事故停机时相关人员未充分沟通而导致影响波纹管伸缩节安全运行的问题。

与一般的管道元件不同，波纹管是用相当薄的材料制作而成的，以便使安具有足够的柔性，可以吸收在使用中预期出现的机械位移和热位移。波纹管伸缩节属于技术性很强的产品，对于在工程中使用的每一个波纹管伸缩他都必须全面考虑系统的工作特性、波纹管伸缩节的设计特点和制作质量，以及安装、测试和运行的规程。要使波纹伸缩节成为高度安全可靠的装置，用户、工程设计者和制造厂家相互之间的充分了解是必不可少的。基于这个原则，本文结合一些已运行的工程实例，探讨波纹管伸缩节在水电站压力钢管上安全应用对工程设计、产品安装、机组调试、运行期间以及事故停机的基本要求。

2 工程设计

2.1 波纹管伸缩节型式选择

水电站压力钢管通常选用单式波纹管伸缩节，仅在沉降位移时才选用复式波纹管伸缩节。

2.2 导向支架

使用波纹管伸缩节时应特别注意其侧向刚度相对钢管较小的特点，须在小于4D距离的支墩设置有足够强度的导向以限制超出设计位移的变形。导向支架的侧向荷载与波纹管伸缩节的制造误差、钢管的制造和安装误差、钢管的内水压力等因素有关。所有误差均在规范许可范围内时，侧向荷载为15﹪的内压推力。

在使用复式波纹管伸缩节时，应特别注意其侧向刚度很小的特点，侧向位移增大时，侧向荷载会随之增加；侧向位移又会随侧向荷载的增加而增大。因此，必须在小于4D距离的支墩设置有足够强度的导向以限制超出设计位移的变形。导向支架的侧向荷载与波纹管伸缩节的制造误差和侧向位移、钢管的制造和安装误差、钢管的内水压力、钢管柔性等因素有关。侧向荷载的取值大小应与制造厂家充分沟通。因较小口径压力钢管的侧向刚度相对较小，使用复式波纹管伸缩节时须特别慎重。

某电站压力钢管直径φ680mm。工程设计时因考虑21号镇墩与其上游第一个支墩之间有沉降位移(实际施工时21号镇墩与其上游第一个支墩共基础并无沉降位移)，在其间设置了一个复式波纹管伸缩节，机组自动调试过程中，压力表读数7.3MPa时，侧向荷载导致压力钢管和波纹管伸缩节严重变形而使波纹管伸缩节失效。

2.3 波纹管伸缩节设计说明书

选用波纹管伸缩节时，工程设计者应编制“波纹管伸缩节设计说明书”，典型的“波纹管伸缩节设计说明书”格式见表1。

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“波纹管伸缩节设计说明书”是制造厂家设计波纹管伸缩节的依据。

3 波纹管伸缩节的安装

(1)波纹管伸缩节交付时，将附有“产品安装说明书”，安装前请有关人员认真阅读，严格遵守“产品安装说明书”的要求。

(2)产品储存过程中应采取有效措施，防止变形、锈蚀、影响正常变位的异物落入波纹管中。

(3)在产品起吊、搬运过程中请注意避免因猛烈碰撞而损坏产品。

(4)波纹管伸缩节与压力钢管采用焊接形式连接，焊接工艺同压力钢管的焊接工艺。

(5)注意波纹管伸缩节上的流向标志，按流向标志要求的方向安装波纹管伸缩节。

(6)产品安装过程中应采取有效措施，防止包括焊渣在内的异物进入波纹管而影响波纹管的正常变位。

(7)选择合适的安装温度安装波纹管伸缩节，保证波纹管在设计预计的状态变位。

先浇筑镇墩后安装钢管时.在焊接两镇墩之间的最后一道焊缝前(焊道预焊后)，拆除产品的运输紧固件，以减小焊接应力并保证波纹管在设计预计的状态变位。

先安装钢管后浇筑镇墩时，在浇筑镇墩时拆除产品的运输紧固件。以减小镇墩的推力并保证波纹管在设计预计的状态变位。

4 机组调试

(1)压力钢管冲水前应检查压力钢管和波纹管伸缩节，影响波纹管伸缩节正常变形的装置和异物应及时清除；任何异常变形应采取措施纠正。

(2)压力钢管应缓慢冲水，排尽空气，避免因水压急剧波动而影响压力钢管和波纹管伸缩节的安全。

某电站压力钢管直径φ1136mm，设计水头340m，压力钢管冲水时因前池闸门突然开启，没有排尽空气，造成因空气压缩后急剧膨胀而使钢管内水压急剧上升，使80m的钢管严重变形，部分支墩钢管滑落，引起波纹管伸缩节变形严重，所幸未造成波纹管伸缩节损坏漏水事故。

(3)机组自动调试时，应采取有效措施控制因调速器在小开度时快速动作而带来的水压急剧波动引起压力钢管的振动。

机组自动调试过程中，应密切观察波纹管伸缩节的变形情况，发现异常情况应及时与生产厂家沟』通处理，避免波纹管伸缩节损坏和失效。

某电站压力钢管直径φ1000mm，设计水头640m，静水头5.30m，机组自动调试时因调速器在小开度时快速动作，钢管内水压力急剧上升，球阀前压力表指针升至极限，钢管内水压力超过10MPa，使8～9号镇墩间钢管严重变形，同时引起波纹管伸缩节变形严重，所幸未造成波纹管伸缩节损坏漏水事故。

5 运行期间

(1)安装有波纹管伸缩节的水电站压力钢管通常在野外恶劣环境下工作，难以避免泥、石和人为对波纹管伸缩节的影响。因此，在运行期间应定期对波纹管伸缩节进行巡查，发现异常情况及时处理，保证波纹管伸缩节安全运行。

某电站压力钢管直径声φ570mm，设计水头1200m，静水头1028m，在机组运行期间的日常巡查中，发现未拆除的运输拉杆严重影响波纹管伸缩节的伸长变形，及时拆除运输拉杆，避免了压力钢管和镇墩的安全事故发生。

(2)对波纹管伸缩节的定期巡查内容包括：波纹管伸缩节变形是否正常、是否有落石或异物影响波纹管伸缩节正常变形、是否有落石等对波纹管伸缩节保护罩碰砸的痕迹等。

6 事故停机

事故停机时，由于需紧急关闭水轮机前的阀门，通常会引起压力钢管中压力的变化，停机后应检查波纹管伸缩节的变形情况，发现异常情况应及时与生产厂家沟通处理，避免波纹管伸缩节损坏和失效。

结语

通过数十个大、中、小型水电站工程压力钢管的应用经验，证明波纹管伸缩节在水电站压力钢管上的应用是成功的、安全的、有效的。在某些工程中发生的问题源自于工程设计者、用户、安装者、生产厂家之间的沟通不足。为保障波纹管伸缩节的安全应用，建议在工程设计、建设、调试的各阶段由用户组织相关人员参加联络会，以增进工程设计者、用户、安装者、生产厂家之间的沟通。

[1]李正良,洪建凡,吴友邦,钟秉章.波纹管伸缩节在水电站压力管道上的应用 [J].水电站设计，2000-12-30.