2004-11-1616:24:43　　　作者：李文凌　　来源：中国水电七局安装分局金属结构厂

　　摘要：本文结合四川省峨边县杨村电站压力钢管工程中空间弯管的安装实例，简要介绍了水电站空间弯管控制点的计算及安装、检验方法，该方法比较准确的控制了杨村电站空间弯管的安装精度，一次性通过了监理的验收。

　　关键词：空间弯管安装控制点计算计算机辅助

　　在水电站的大直径钢管安装工程中，因空间弯管的直径较大、分节较多，并且其空间位置计算较为复杂，给安装工作带来了一定的难度。

　　笔者以四川省峨边县杨村电站压力钢管中的空间弯管安装为例，做具体介绍，着重介绍了空间弯管控制点的计算及管口中心点的安装尺寸检查方法。

　　1、工程概况：

　　杨村电站采用一管三机联合供水，由一条主管(包括两个弯管),两条岔管和三条支管组成。其中主管直径为4.2m，壁厚20～30mm,钢管材质全部采用16MnR。

　　该工程压力钢管的斜坡段钢管轴心线与水平夹角为22.686°,接斜坡段的下弯管为空间弯管，转角后进入水平段。下弯管中心线半径20m，内径4.2m，壁厚28mm，下弯段夹角62.5279°。

　　因该空间弯管吨位较重、管径较大，根据设备情况及现场吊装能力，将下弯管等分为16个小节，每小节重约4.2吨，在钢管厂将每两个小节组焊成一个大节，在现场安装8个大节弯管。因下弯管无法整体安装，如每节弯管不能准确定位，加之空间弯管安装时有一定的空间转角，将比直管的安装产生更大的累积误差。因此，每节弯管的准确定位也显得尤其重要。

　　2、安装方法：

　　2.1空间弯管安装前的准备:

　　在制作阶段将每节弯管的上下左右中心（钢管水平放置中心，非空间位置中心）在钢管的管壁上做出明显标记（可在管口处用样冲打出中心，并用红油漆标出）。

　　将每节弯管的椭圆度调整到规范要求范围内并用足够强度的井字型支撑固定。

　　将与下弯管相接的水平段钢管作为定位节，精确安装定位并用足够强度的工字钢加固。重点应控制定位节与下弯管相接管口的椭圆度、垂直度，上、下中心吊垂线应在同一线上，左、右中心应在同一高程。

　　由测量人员根据弯管分节情况计算出的结果放出各节弯管中心的高程点及其在地面的投影点，作为今后钢管安装时的控制点。

　　以上几点准备工作必须认真仔细的做好，这对之后空间弯管的安装精度起重要影响。

　　2.2空间弯管的安装及控制点的计算

　　安装时，将与定位节钢管相接的首节下弯管中心按计算出的角度旋转后挂装，其旋转角度可按以下方法控制：通过计算求出弯管首节下中心旋转的弧长，将旋转后的下中心对准定位节的下中心挂装。其中心旋转弧长的计算方法如下：

　　l=r×α×2π/360
式中l：弯管中心旋转的弧长
　　r：钢管的半径
　　α：钢管旋转的角度(∠O2′O′O2″）

　　当首节弯管安装加固好后,其余各节弯管即可以中心对中心的方法依次安装。每节弯管在加固之前应通过事先放的中心控制点检查其安装尺寸是否符合设计尺寸,如有出入应找出误差原因并给出处理方案。中心控制点的坐标计算方法如下:

∵O1D＝2×R×sin(β/2)
∠DO1N=β/2
∠DNM=α(注：α为钢管旋转角)
∴AD=MN=O1D×sin(β/2)
O1N＝O1D×cos(β/2)
MM′＝MN×sinα

　　根据上述计算方法，即可求出每节弯管管口（A～G点）的三维坐标。除计算方法外，也可用计算机辅助设计的方法简便的求出弯管中心坐标点。笔者就是用Auto－CAD按1：1画出整段弯管的平面图，然后转换到主视图中，以首节弯管中心轴线的切线为原心将图形旋转之前所计算出的钢管旋转角度，再转换到平面图中，将坐标系原点移动到O1点，用坐标查询工具即可得出空间弯管中心线上任一点的三维坐标。这种计算机辅助设计的方法即可减少计算量，也可对计算出的结果进行验证。

　　2.3空间弯管安装尺寸检查

　　当然，计算出了结果，如何通过它检查钢管的安装尺寸也是一个难点。在本工程的做法是，在测量人员放点时，根据计算结果，在边墙上放出每节钢管管口中心的高程点，在地面放出管口中心的投影点。弯管安装时，在钢管管口的上、下、左、右中心焊上线架并绷上钢丝线，钢丝线的十字交点即为管口中心点，用事先放出的控制点检查该点的空间尺寸是否符合设计要求。如果条件允许，在每节弯管安装好后用全站仪检查中心点误差效果更好。

　　在下弯管的安装中还应注意，切不可装好一节钢管焊接一节，这是因为钢管焊后会产生一定的焊接变形，从而导致钢管中心偏移，影响以后弯管的安装精度。正确的做法是将全部空间弯管安装完后加固牢实，再整体焊接。

　　上述方法在杨村电站空间弯管的安装中取得了较好的效果，安装尺寸控制在了规范范围内。

　　3、结束语

　　空间弯管安装的重点，笔者认为在于文中所述的准备工作的前3点，如在安装过程中发现管口中心尺寸有偏差也不易处理，因空间弯管的特殊性，即使勉强处理过来也会对之后的弯管安装有一定影响。因此，做好准备工作，以使每节钢管的安装误差均控制在规范范围内，也是空间弯管安装质量保证的关键所在。

　　空间弯管在一般电站的压力钢管工程中应用较少，因此这方面的安装方法资料也较少，笔者通过本工程，根据安装经验并结合实际情况，总结出空间弯管的安装方法，希望为同行在类似的安装工程中提供参考。