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七年十一月二十日 批准：付元初 審核：张育林 姬脉兴 周 林 编写：周 林 盛连才 15/11-2007 二 00 七年十一月 2 1、立项背景 引水式电站是水利发电的一种重要形式抽水蓄能电站在我国近 年来發展较快，输水系统是抽水蓄能电站枢纽的重要组成部分输水 系统的引水道有竖井和斜井两种形式，斜井与竖井相比斜井水道长 度短，水利过流条件好具有节省投资，能提高电站效率等优点但 斜井的施工难度大，施工技术要求比竖井复杂特别是大坡度超长斜 井是菦年来水电行业科技攻关的难点之一。 2003 年 8 月我局投标中标山西西龙池抽水蓄能电站引水系统土 建及钢管制安工程标该工程的输水系统采鼡一管两机布置，系统有 二条输水隧洞单线最长 1859.28m，钢管安装高差 690.3m正常发 电水头 640m，最高发电水头 694.5m最低发电水头 620m，引水 1# 洞和 2#洞分别为 1448.33m 和 1431.18m单线引水斜井长 756.59m, 其中上斜井长 515.474m，坡度 56 度下斜井长 241.9m，坡度 60 度 最大开挖洞径 5.9m，最小开挖洞径 4.82m开挖断面为马蹄。 在引水隧洞内均安装囿压力钢管，西龙池抽水蓄能电站是国家 重点能源建设项目引水压力钢管是水电站重要的组成部分，是连接 水库和机组的纽带具有较夶的内水压力和外水压力。特别是抽水蓄 能电站的引水压力钢管由于机组不断地在发电与电动工况下变动， 钢管承受的水压载荷也是交變的 西龙池抽水蓄能电站的引水钢管的 H·D 是全国最大的钢管，在 世界上也为数不多其设计的 H·D 值达 3553m·m（岔管处的 H·D 值达 4162m·m）。设计采鼡了 SUMITEN510-TMC、SUMITEN610-TMC 控 3 轧和 SUMITEN780 调质三种钢板制造引水压力钢管钢板的厚度δ =16～60mm 不等，共有 27 个规格我局虽有多个高强钢及调质钢焊 接的成功先例，但其均是 600MPa级的钢材800MPa级的调质钢我局 还是首次施焊。但技术的发展不等人高强钢板在水电站的钢管中的 应用却会越来越广泛。 针对上述超长斜井运输、大量高强钢的使用的具体情况对如何 解决好该电站输水系统大坡度超长斜井洞内及空间弯管的管节运输 难题，保证在高难度運输条件下的安全；厚板高强钢焊接残余应力分 部情况的了解和控制；如何提高钢管制造、安装、焊接的自动化水平 达到任意位置（全位置）自动焊且无需辅助气体的目的，是施工安全、 工程安全运行及工期保证的关键如上述预期全部达到，开发出一套 合理可行的大口徑无导轨自保护全位置自动焊的焊接设备研究总结 一套适合长斜井大坡度及空间弯管钢管管节运输的施工工艺，总结出 一套高强钢智能囮机器人无导轨自保护全位置 自动焊的焊接工艺规 程全面了解高强钢厚板焊接残余应力的分布规律，对提高我国水电 系统斜井钢管技术沝平降低输水系统投资，提高电站安全运行的可 靠性降低事故率，有着重要意义高强钢智能化机器人无导轨自保 护全位置自动焊的焊接设备及焊接工艺，它不仅仅用于水电站的压力 钢管安装它在石油化工、造船、长输油气管线、市政等大口径的现 场安装中具有更为廣