Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж - Проектирование монтажных работ

Своевременный ввод в эксплуатацию строящихся гидроэлектростанций, особенно крупных станций с большим количеством мощных гидроагрегатов, требует исключительно четкой организации и рациональной технологии производства как подготовительных, так и основных монтажных работ. Особенности компоновки и строительства каждой гидроэлектростанции накладывают индивидуальные требования к решению вопросов выполнения и совмещения строительных и монтажных работ в здании станции. Поэтому весь объем работ по монтажу гидроагрегатов должен выполняться в полном соответствии с заранее разработанным проектом производства монтажных работ, увязанным с утвержденным проектом организации и производства строительных работ.

Проектирование монтажных работ на крупных гидроэлектростанциях осуществляется в два этапа. Вначале на первом этапе подготовки строительства гидроэлектростанции до начала собственно монтажа оборудования устанавливается порядок организации и подготовки монтажных работ. Отдельный проект для этого этапа не разрабатывается, и организация монтажных работ производится в соответствии с общим проектом организации строительства гидроэлектростанции.
Проект организации строительства составляется, как правило, генеральной проектной организацией, осуществляющей строительное проектирование, и должен содержать следующие материалы по монтажу основного оборудования:

1.  объемы монтажных работ по годам в соответствии с планом строительства;
2.  последовательность, темпы и методы монтажных работ;
3.  потребность в рабочих кадрах, инженерно-технических работниках и основных материально-технических ресурсах.

На втором этапе проектирования монтажных работ на основе проекта организации строительства, чертежей и инструкций заводов-изготовителей и других директивных материалов монтирующая организация составляет специальный проект производства монтажных работ.
Проект производства работ по монтажу основного гидроэнергетического оборудования должен содержать следующие материалы:

1.  техническую характеристику основного оборудования — энергетические показатели, вес и габариты деталей и узлов;
2.  календарный план производства монтажных работ с уточненными объемами работ по каждому агрегату и всем агрегатам станции, а также сводный календарный план, устанавливающий последовательность и сроки выполнения монтажных и взаимосвязанных с ними строительных работ в целом по строительству;
3.  технологический процесс сборки и монтажа гидроэнергетического оборудования в соответствии с принятым методом монтажа;
4.  расчет потребности и график движения рабочей силы;
5.  графики предварительной укрупнительной сборки деталей и узлов гидроагрегата;
6.  схемы расположения и организации сборочных площадок, необходимых для ревизии, контрольной и укрупнительной сборки оборудования;
7.  расчет потребности и графики работы основных грузоподъемных механизмов;
8.  расчет потребности в материальных ресурсах для монтажа и испытаний гидроагрегатов (инструменты, материалы, оборудование, электроэнергия, сжатый воздух);
9.  строительный генеральный план объекта с уточненным расположением складов оборудования, площадок укрупнительной сборки деталей и узлов, временных монтажных сооружений, грузоподъемных механизмов, подъездных путей и др.;
10.  рабочие чертежи зданий и сооружений для монтажных нужд;
11.  ведомость специальных монтажных и такелажных механизмов, устройств и приспособлений, подмостей, а также рабочие чертежи на новые виды приспособлений;
12.  технологические карты и схемы производства сложных сборочно-монтажных работ;
13.  решения по технике безопасности, промышленной санитарии и противопожарным мероприятиям, требующие проектной проработки;
14.  необходимые дополнительные мероприятия и условия, обеспечивающие организацию и сроки выполнения монтажных работ;
15.  пояснительную записку, содержащую обоснования основных решений проекта производства работ  и потребности в рабочей силе, грузоподъемных механизмах, приспособлениях, устройствах и других вопросов с необходимыми технико-экономическими показателями.

Осуществление монтажа оборудования без проекта производства монтажных работ не должно допускаться.
Перед началом монтажа оборудования проект производства монтажных работ должен быть проверен на месте, так как составляется он иногда задолго до монтажа и реальные условия на строительстве к этому времени могут измениться. В случае необходимости проект дорабатывается. Графики строительно-монтажных и сборочных работ привязываются по времени.
При разработке проектов производства монтажных работ используются общегосударственные и отраслевые нормативные и директивные материалы, опытные данные по законченным строительствам гидроэлектростанций, технические условия на изготовление и монтаж оборудования, инструкции по монтажу, рабочие чертежи оборудования и другие инструктивные материалы заводов-изготовителей оборудования, проектирующих и монтажных организаций.
Ниже рассматривается порядок проработки в проектах производства монтажных работ основных вопросов, решающих подготовку и качественное выполнение монтажа и ввод гидроэнергетического оборудования в эксплуатацию в установленные сроки.

Технологические схемы монтажа оборудования являются основным документом, определяющим порядок и сроки выполнения монтажных работ, а следовательно, и ввода гидроагрегатов в эксплуатацию. Поэтому выбор наиболее рациональной технологической схемы должен производиться особенно тщательно с учетом компоновки, конструкции и технологии изготовления оборудования, сроков и порядка его поставки, схемы и сроков выполнения строительных работ по машинному зданию и станции в целом, наличия и размеров сборочных и монтажных площадок, наличия и времени ввода в эксплуатацию необходимых грузоподъемных механизмов и других конкретных условий организации и осуществления строительства гидроэлектростанции.
В соответствии с принятой схемой монтажа составляется технологический процесс монтажных работ по агрегату, в котором рассматриваются в технологической последовательности все основные операции по сборке, установке, бетонированию, проверке и испытанию деталей, узлов и механизмов турбины, генератора, системы регулирования и вспомогательного оборудования с указанием трудоемкости каждой операции в человеко-днях, длительности выполнения ее в днях (сменах) и количества занятых в операции рабочих.
Разработанный технологический процесс монтажных работ дает возможность определить следующие основные показатели:
трудоемкость монтажных работ по агрегату;
длительность монтажа агрегата по отдельным этапам монтажных работ, а именно:
монтажа закладных деталей и выполнения строительных работ до выхода мостового (козлового) крана в зону монтируемого агрегата;
монтажа рабочих механизмов турбины и генератора;
пуско-наладочных работ;
Требуемое количество рабочих для монтажа как одного, так и всех монтируемых агрегатов.
Все монтажные операции по времени и последовательности их выполнения можно разделить на три группы.

Технологический график монтажа  гидроагрегата с поворотнолопастной турбиной и генератором зонтичного типа

Рис. 6-2. Технологический график монтажа гидроагрегата.

Первая группа включает все последовательные цикловые монтажные операции, выполняемые на месте установки агрегата в шахте турбины, которые определяют продолжительность монтажа агрегата и входят в общий цикл строительства гидроэлектростанции.
Вторая группа включает параллельные сборочные и монтажные операции, выполняемые одновременно с последовательными операциями и не влияющие на общую продолжительность монтажа. Такими операциями могут являться как чисто монтажные работы в блоке агрегата, так и предварительная укрупнительная сборка узлов и блоков вне зоны агрегата.
Третья группа включает подготовительные операции вспомогательного характера, не учитываемые технологическим процессом, как, например, вскрытие упаковки, очистка деталей от консервирующих покрытий, ржавчины и грязи, опиловка кромок и заусенцев, прогонка резьбы крепежных деталей и др.
Трудоемкость отдельных монтажных операций и общая трудоемкость монтажных работ по гидроагрегату определяются на основе опытных данных по монтажу аналогичного оборудования, ценника на монтаж гидроэнергетического оборудования, а также норм и расценок на монтажные работы.
Общая трудоемкость монтажных работ по агрегату и станции определяется как сумма трудоемкостей всех трех операций. При этом затраты труда на подготовительные и подсобные работы могут быть приняты в размере 15—20% трудоемкости последовательных и параллельных операций.
Потребность в рабочей силе для выполнения монтажной операции определяется рациональным составом рабочей бригады и трудоемкостью операции, а также технологически и организационно целесообразной длительностью операции. При этом необходимо учитывать, что все монтажные операции приходится производить, как правило, в две смены, а пуско-наладочные испытания, сушку генератора и ввод агрегата в эксплуатацию — даже в три смены.
Длительность монтажа каждой операции (k) равна трудоемкости ее (q), поделенной на состав бригады (т):

(6-1)
Полный цикл монтажа гидроагрегата включает время выполнения всех последовательных монтажных операций, длительность бетонирования закладных деталей и продолжительность возведения бетонного блока в пределах агрегата.
Продолжительность монтажа гидроагрегатов является одним из основных факторов, решающих своевременный ввод гидроэлектростанции в эксплуатацию, и поэтому разработке этого вопроса в проекте уделяется особое внимание.
Общая продолжительность монтажа гидроагрегатов устанавливается в зависимости от директивного срока ввода агрегатов в эксплуатацию, возможности начала монтажных работ и сроков производства их по условиям строительства, а также от обеспеченности сборочными и монтажными площадями, грузоподъемными средствами и своевременности поступления оборудования с заводов. При этом необходимо учитывать длительность монтажа одного агрегата, технологическую целесообразность одновременного монтажа нескольких агрегатов, длительность перерыва между установкой закладных частей и монтажом рабочих механизмов, темпы и сроки строительных работ по возведению машинного здания и водонапорного фронта станции.
Определение длительности монтажа агрегатов станции в случае одновременного монтажа нескольких агрегатов может быть произведено по формуле
(6-2)
где А — общая длительность монтажа, рабочие дни;
а — длительность монтажа одного агрегата, рабочие дни;
t — интервал между началом монтажа последующих агрегатов (шаг потока), рабочие дни;
п — число агрегатов станции.

Таблица 6-1
Продолжительность монтажа гидроагрегатов

Сроки длительности монтажа гидроагрегатов, установленные Министерством энергетики и электрификации СССР, приведены в табл. 6-1. Продолжительность монтажа первого агрегата вновь строящихся гидроэлектростанций следует устанавливать с коэффициентом 1,5, а второго—1,2.
Для районов Севера, Сибири и Дальнего Востока продолжительность монтажа всех последующих агрегатов устанавливается с коэффициентом 1,1.При этом началом монтажа гидроагрегата считается день опускания в кратер агрегата рабочего колеса турбины, а окончанием монтажа — начало комплексного опробования агрегата.
Шаг потока определяется в зависимости от назначенных сроков ввода станции в эксплуатацию, темпов строительства станции и машинного здания, количества агрегатов и других факторов, влияющих на длительность монтажа. Практически он может составлять 0,4—0,5 от времени монтажа одного агрегата.
По материалам укрупненного технологического процесса и в соответствии с длительностью монтажа одного агрегата и всех агрегатов станции, а также исходя из времени предоставления фронта работ и необходимых сроков окончания монтажа агрегатов, составляется технологический календарный график производства монтажных работ по агрегату (рис. 6-2) и общий календарный график монтажа всех агрегатов станции (рис. 6-3). Эти графики определяют время выполнения и окончания монтажа, последовательность и одновременность монтажных операций, порядок совмещения и выполнения монтажных и строительных работ и являются основой для разработки графика движения рабочей силы и определения ее потребности, а также для разработки всех остальных разделов проекта производства монтажных работ.
С учетом трудозатрат и количества рабочих, которые могут быть заняты на отдельных монтажных операциях, в технологическом календарном графике наносится общая потребность в рабочей силе на монтаж одного агрегата по времени. Такое же построение производится в общем календарном графике монтажа агрегатов станции, суммируя графики движения рабочей силы по отдельным агрегатам. Полученный график движения рабочей силы покажет общую потребность ее на станции в отдельные моменты монтажа оборудования. При этом может получиться неравномерность потребности в рабочей силе из-за совмещения во времени большого количества монтажных операций.

Рис. 6-3. Общий календарный график монтажа гидроагрегатов станции.

Практически трудно значительно увеличивать или уменьшать количество рабочих в процессе монтажа, и поэтому следует стремиться к максимальной равномерности потребности в рабочей силе в течение монтажа всего оборудования. В случае, если получается большая неравномерность потребности в рабочей силе, возможно, следует пересмотреть ранее принятые технологическую схему и технологический процесс монтажа, изменить порядок сборочных и монтажных работ и рассредоточить по времени выполнение отдельных операций.
Из графиков движения рабочей силы определяется общая потребность в рабочих на отдельных этапах монтажа. Для выполнения монтажных операций нужны рабочие разных специальностей: слесари-сборщики, электросварщики, такелажники и др. Поэтому необходимо определить потребность в рабочих также и по их специальностям. Такой расчет следует производить на основе технологического процесса монтажа по нормам времени на монтажные работы, с использованием опытных данных по строительству современных гидроэлектростанций.