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康明斯柴油发电机组安装施工中的工艺要点

2020-03-19 22:32:28

 摘 要:介绍了康明斯发电机组的高温排烟管道在施工安装中的工艺要点,针对这些工艺要点提出相应的解决方案。

【关键词】:康明斯柴油发电机组高温烟管;阻力;膨胀;保温;消声防振

在大型的公共建筑中,为了满足消防、应急照明、工艺生产的要求,保障人民生命财产的安全,均设有应急的柴油康明斯柴油发电机组组。高温烟管是康明斯柴油发电机组烟管的重要组成部分,但它的安装过程却往往被人忽视。错误的安装会造成支架的变形,康明斯柴油发电机组效率下降、引发安全事故等不良后果。因此,笔者结合某大使馆新馆以及以往类似工程实例经验,对康明斯柴油发电机组烟管的安装要点作简单的介绍。

设置施工平面的控制图,将建筑物纵横主轴线向外围四周平移延伸,再将场馆球壳中心的各径向轴线延伸至矩形控制网边线上加密,空间三维坐标定位方法分为平面测控两部分,平面控制点保证两两通视,并保证标桩的准确和坚固。高程控制网,选5~6个水准基准点均布在施工现场四周,预制水准桩,水准点组成闭合路线。并将标区分三个地方引测至场馆+1m建筑物墙面,有醒目标志,作为引测高程的起始点,如图4。

 空间三维坐标测控方法:根据水平环梁构件的分段情况,选用支撑胎架上弦过径向轴线的水平节点,算出此节点与径向轴线和矩形控制网交点距离、径向轴线与矩形控制网的轴线夹角;全站仪位于径向轴线和矩形控制网轴线交点上,根据计算资料,在胎架操作平台上放样节点定位十字轴线;将节点控制标高通过高程传递法传到节点安装平台上;安装时,根据轴线、标高,校正安装单元的位置精度,节点轴线偏差≤±3mm,节点标高偏差≤±4mm,水平环梁水平度<L/1000,且不超过4mm。施工测量选用仪器:TCR-702×R-LEICA全站仪、B20型水准仪。

合理布置烟管,减少阻力

1.1 绝大部分康明斯柴油发电机组的许用背压为6.5kPa左右,因此烟管的布置以及管道长度、管径的大小必须以烟气的流动阻力不大于康明斯柴油发电机组的许用背压为原则。过高的排烟阻力会造成康明斯柴油发电机组的性能下降,油耗增大,出口烟气温度升高,机组运行无法达到标定的额定功率。烟管的烟气的阻力可以由下面的经验公式计算:

来源于:构件在吊装中自重产生的变形,温差造成的缩胀变形,焊接变形,结构由局部至整体形成的安装过程中,应采用相应措施,减少累计误差,以免造成严重质量隐患。

应从安装工艺和施工测控两方面采取措施:减少构件运输,吊装中产生的变形。构件测控时,节点定位采用反三维空间变形,根据此前安装的变形结果,合理选取反向参数,以减少温差、焊接引起的变形。

 安装过程中的应变监测:对具有代表性的节点和杆件进行应变监测,以监控安装质量和结构工作运行状态是否与设计状态相一致。

测控方法:采用光纤传感系统测试装置自动采集应力资料,测点用外贴式电阻应变片,并用屏蔽电线引至集线箱,分阶段进行采集。应力点选用原则,在主结构受力较大的柱、梁及主要节点处布置应力测点。

对比分析。结果表明,首层立柱应力变化与设计值基本一致,随着施工进展,结构杆件内力逐渐变大,且存在个别杆件应力变号现象,支撑卸载后,杆件内力发生重分布,应力变化复杂,但均在设计偏差范围内。

P = P1+ P2+ P3+ P4

P :烟气流动总阻力 kPa

P1:消声器阻力(查产品样本) kPa

P2:消烟净化器阻力 kPa

P3:烟囱出口阻力 kPa

P4:烟管沿程阻力以及局部阻力 kPa       

1.2 消声器属于康明斯柴油发电机组的配件,它的阻力P1可以通过产品样本查得,一般阻力值介于1.1~1.4 kPa之间。

1.3 消烟净化器有水喷淋型和催化型两种。水喷淋型的净化器使用最为广泛,降温和去除烟色效果很好。按经验估算它的阻力大概介于1.2~1.5kPa之间;催化型的消烟器价格高昂,国内工程基本不使用,这里不再介绍。

基于环保的要求,在欧美国家康明斯柴油发电机组的制造有更严格的标准,设备出口的烟气已达欧ⅱ标准,因此无需额外处理;由于国内相关法律、法规的缺位,发达国家出口到中国的产品并未执行相同的标准,因此烟气净化是必须的。

1.4 烟囱出口阻力一般按经验估算,阻力值约为0.5kPa。

1.5 由以上的经验公式可以看出,P1~P3的值基本保持稳定,约占康明斯柴油发电机组许用背压的50%左右,因此减小P4的阻力成为施工阶段机电承包商减小烟道阻力的主要手段。合理布置烟管走向,尽量缩短烟管长度,可以减小烟管沿程阻力;同时通过绘制综合管线图,避免管道交叉,减少弯头数量,可以减少烟气的局部阻力。这样不仅可以使 P4 的阻力下降,还可以节约施工成本,对于总价包干的项目尤为重要。

2 消除管道膨胀

2.1 正确选择金属膨胀节

康明斯柴油发电机组在额定工况下工作运行时的排烟温度一般在 550℃左右,与烟管在安装时30℃的室内温度相比,温升高达520℃左右。查阅相关的资料可知,金属管道的热膨胀系数为:1.13mm/(m×100℃),这就意味着即使是30m长的金属烟管在使用时的膨胀量也有176mm之多。如果不设置膨胀节,烟管膨胀给设备、支架、建筑结构带来破坏可想而知。因此必须根据烟管的长度、理论温升、金属管道的热膨胀系数等参数计算出烟管的轴向膨胀量,合理选择管道金属膨胀节,使之足以抵消因温升引起的管道膨胀,保证系统的正常运行。

2.2 金属膨胀节、各类支架的布置

康明斯柴油发电机组烟管大致包括:金属波纹软管、消声器、膨胀节、固定支架、导向支架、滑动支架等一系列的组件,见图1。

康明斯发电机烟管安装示意图.png

1 康明斯柴油发电机组烟管安装示意图

2.2.1 固定支架主要作用是限制管道位移,它不仅要承担烟管的重力,而且还要承担烟管由于热膨胀所产生的轴向应力,因此一定要对固定支架进行受力计算,保证支架牢固可靠,避免出现安全事故。

2.2.2 膨胀节要靠近固定支架安装,另一端的第一导向支架应安装在距离膨胀节4D(D为烟管的直径)的位置,第二导向支架距离第一导向支架的距离为14D,其间布置滑动支架,以便管道膨胀和收缩。滑动支架的布置间距应参照相应的国家规范、产品说明等情况确定。

2.2.3 膨胀节安装前首先按计算的补偿量进行预拉伸,以便消除因温升引起的管道膨胀。为减小膨胀节和管道同轴度的公差,建议先敷设好管道,然后于膨胀节安装位置处用风焊将管道切割掉一段(长度等于膨胀节的自由长度加预拉伸量),再将膨胀节安装上去,焊接牢固。

安装完毕,拆除运输拉杆、限位螺母等,保证膨胀节的所有活动部件不被卡死,使膨胀节能够正常工作运行。

2.2.4 烟囱出口的防水是康明斯柴油发电机组烟管安装的重点之一,根据以往的施工经验,推荐按图2施工:

 康明斯发电机烟管穿越天面安装示意图.png

特别提醒:由于烟管温度很高,在屋顶烟囱出口的周围应加设一定的防护设施,并于醒目位置悬挂“高温危险”的字样,防止造成人身伤害。

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