CN104376192A - 一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法 - Google Patents
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Abstract
一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法，该方法包括以下步骤：1）计算整装凑合节与相邻两压力钢管的最大管壁错牙补偿量△C；2）计算最大错牙补偿量△OOC；3）计算最大板宽余量补偿量△OOY；4）计算出两管口中心偏差值△OO’；5）将△OO’与2△OOC和△OOY比较，得出凑合节精确下料数据。本发明提供了一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法，可以解决大直径压力钢管整装凑合节下料尺寸难以控制的问题，由钢管整节凑合的数学原理出发，以数学量化参数，能精确计算出采用整节凑合方式所需整装凑合节的精确下料数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种水利水电工程中所用整装凑合节下料数据的计算方法，尤其是一种使用于水利水电工程大直径压力钢管(直径φ大于6.0m)的整装凑合节精确下料数据的计算方法。
背景技术
水利水电工程中压力钢管的凑合节主要是用来补偿合拢管口里程及中心累计误差，使之平顺连通。通常，凑合节安装有两种形式：1、采用2～5块瓦片，下料时长度和宽度留有一定余量，在现场依据实际管口划线配割，也就是通常说的“瓦片凑合”。2、根据实测合拢管口坐标尺寸，在工厂将凑合节制造成型，现场整体安装，也就是“整节凑合”。瓦凑是现场比对切割下料，对安装误差适应性强，技术工艺简单。缺点是现场切割环境差、坡口质量不易控制，同时现场焊缝多，焊接应力大。整凑则由于整装凑合节长度小、误差适应范围有限，各制造尺寸控制要求较高，多靠技术人员施工经验控制、安装失败的风险极高。所以目前国内水电行业压力钢管通常仍采用“瓦片凑合”施工，“整节凑合”只在中小型钢管(直径在6m以下)中有所使用，大直径压力钢管中鲜有应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法，可以解决大直径压力钢管整装凑合节下料尺寸难以控制的问题，由钢管整节凑合的数学原理出发，以数学量化参数，能精确计算出采用整节凑合方式所需整装凑合节的精确下料数据。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法，该方法包括以下步骤：
1)计算凑合节与相邻两压力钢管的最大管壁错牙补偿量△C：根据设计图纸确定压力钢管安装规范允许最大周长差△L后，按照公式
△C＝(△L/2)/(2π)
计算得出相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C；
2)计算最大错牙补偿量△OOC：根据设计图纸确定环缝最大允许错牙值C后，按照公式
△OOC＝(C-△C)×π/2
计算得出最大错牙补偿量△OOC；
3)计算最大板宽余量补偿量△OOY：根据设计图纸确定凑合节的板宽值B、修割板宽余量△B和钢管直径φ后，按照公式
△OOY＝B×△B/φ
计算最大板宽余量补偿量△OOY；
4)凑合节制造前，根据相邻两压力钢管管口中心实测坐标值，计算出两管口中心偏差值△OO’；
5)将△OO’与2△OOC和△OOY比较，采用管壁错牙补偿和/或板宽余量补偿得出凑合节精确下料数据。
步骤5)中，5-1)若△OO’≤2△OOC，则采用管壁错牙补偿：
将△OO’代入公式
△OO’＝(C实-△C)×π △C为步骤1)计算得出的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量
得到实际管壁错牙补偿量值C实；
5-2)若△OO’＞2△OOC，且△OO’≤△OOY，则采用板宽余量补偿：
将△OO’代入公式
△OO’＝B×△B实/φ B和φ值见步骤3)
得到实际修割板宽余量值△B实；
5-3)若△OO’＞2△OOC，且△OO’＞△OOY，则采用管壁错牙和板宽余量联合补偿：
5-3-1)采用板宽余量补偿：得到实际修割板宽余量值△B实＝修割板宽余量△B；
5-3-2)不足部分采用管壁错牙补偿：
将△OO’代入公式
△OO”＝△OO’-△OOY △OOY为步骤3)计算得出的最大板宽余量补偿量△OOY
得到实际需采用错牙补偿的偏差值△OO”
将△OO”代入公式
△OO”＝(C实-△C)×π △C为步骤1)计算得出的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量
得到实际管壁错牙补偿量值C实。
本发明提供的一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法，可以解决大直径压力钢管凑合节下料尺寸难以控制的问题，由钢管整节凑合的数学原理出发，以数学量化参数，能精确计算出采用整节凑合方式所需整装凑合节的精确下料数据。
本发明提供的计算方法,尤其适用于水利水电工程大直径(直径大于6.0m)压力钢管整装凑合节的精确下料数据计算。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明凑合节的错牙补偿示意图；
图2为本发明凑合节的板宽余量补偿示意图。
具体实施方式
实施例一(管壁错牙补偿)
“三峡右岸15#机组压力钢管第68节钢管凑合节1”的精确下料数据计算方法，步骤如下：
1)计算凑合节1与相邻两压力钢管2，3的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C：根据设计图纸确定压力钢管安装规范允许最大周长差△L后，按照公式
△C＝(△L/2)/(2π)＝(10mm/2)÷(2×3.1415)＝0.8mm
计算得出相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C＝0.8mm。
其中△L的值取自电力行业标准《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017，第4节表4.1.12
表4.1.12 单位：mm
2)计算最大错牙补偿量△OOC：根据设计图纸确定环缝最大允许错牙值C后，按照公式
△OOC＝(C-△C)×π/2＝(4mm-0.8mm)×3.1415/2＝5mm
计算得出最大错牙补偿量△OOC＝5mm；
三峡工程压力钢管需同时满足三峡工程规范《压力钢管安装质量检测及等级评定标准》(TGPS.J02-2003)中，对压力钢管安装管口形位偏差、公差质量标准，
详见下表：
第68节钢管凑合节1钢管壁厚58mm，环缝最大允许错牙值C＝4mm
3)计算最大板宽余量补偿量△OOY：根据设计图纸确定凑合节1的板宽值B、修割板宽余量△B和钢管直径φ后，按照公式
△OOY＝B×△B/φ＝1200mm×100mm/12400mm＝9.7mm
计算最大板宽余量补偿量△OOY＝9.7mm；
式中，B值为第68节凑合节1的板宽设计值，修割板宽余量△B＝制作凑合节材料宽度-第68节凑合节1的板宽设计值B＝1300mm–1200mm＝100mm；制作凑合节材料宽度在钢管排料设计时已经预先拟定。
4)凑合节制造前，根据相邻两压力钢管2，3管口中心实测坐标值，计算出两管口中心偏差值△OO’，相邻两压力钢管2，3管口中心实测坐标值为(-1mm，4.7mm)和(-3.8，-3.5)，两管口中心偏差值△OO’＝SQRT((-1+3.8)2+(4.7+3.5)2)＝＝8.7mm。
5)将△OO’与2△OOC和△OOY比较，
5-1)△OO’(8.7mm)≤2△OOC(10mm)，则采用管壁错牙补偿：
将△OO’代入公式
8.7mm＝(C实-0.8mm)×π △C为步骤1)计算得出的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量
得到实际管壁错牙补偿量值C实＝3.6mm，如图1所示，第68节钢管凑合节1吊装后，按照图示补偿方向、错牙3.6mm控制即可满足安装规范要求。
实施例2(板宽余量补偿)
“三峡右岸18#机组压力钢管第73节钢管凑合节1”的精确下料数据计算方法，步骤如下：
1)计算凑合节1与相邻两压力钢管2，3的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C：根据设计图纸确定压力钢管安装规范允许最大周长差△L后，按照公式
△C＝(△L/2)/(2π)＝(10mm/2)÷(2×3.1415)＝0.8mm
计算得出相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C＝0.8mm。
其中△L的值取自电力行业标准《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017，第4节表4.1.12
表4.1.12 单位：mm
2)计算最大错牙补偿量△OOC：根据设计图纸确定环缝最大允许错牙值C后，按照公式
△OOC＝(C-△C)×π/2＝(4mm-0.8mm)×3.1415/2＝5mm
计算得出最大错牙补偿量△OOC＝5mm；
三峡工程压力钢管需同时满足三峡工程规范《压力钢管安装质量检测及等级评定标准》(TGPS.J02-2003)中，对压力钢管安装管口形位偏差、公差质量标准，
详见下表：
第73节凑合节1钢管壁厚58mm，环缝最大允许错牙值C＝4mm
3)计算最大板宽余量补偿量△OOY：根据设计图纸确定凑合节1的板宽值B、修割板宽余量△B和钢管直径φ后，按照公式
△OOY＝B×△B/φ＝800mm×220mm/12400mm＝14.2mm
计算最大板宽余量补偿量△OOY＝14.2mm；
式中，B值为第73节凑合节1的板宽设计值，修割板宽余量△B＝制作凑合节材料宽度-第73节凑合节1的板宽设计值B＝1020mm–800mm＝220mm；制作凑合节材料宽度在钢管排料设计时已经预先拟定。
4)凑合节制造前，根据相邻两压力钢管2，3管口中心实测坐标值，计算出两管口中心偏差值△OO’，相邻两压力钢管2，3管口中心实测坐标值为(10mm，-5mm)和(-1mm，-7mm)，两管口中心偏差值△OO’＝SQRT(112+22)＝11.2mm。
5)将△OO’与2△OOC和△OOY比较，
5-2)△OO’＞2△OOC，且△OO’≤△OOY，则采用板宽余量补偿：
将△OO’代入公式
△OO’＝B×△B实/φ B和φ值见步骤3)
11.2mm＝800mm×△B实/12400mm
得到实际修割板宽余量值△B实＝173.6mm，如图2所示，第73节凑合节1吊装后，按照图示补偿方向、板宽余量补偿173.6mm控制即可满足安装规范要求。
实施例3(联合补偿)
三峡右岸15#机组压力钢管第73节钢管凑合节1”的精确下料数据计算方法，步骤如下：
1)计算凑合节1与相邻两压力钢管2，3的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C：根据设计图纸确定压力钢管安装规范允许最大周长差△L后，按照公式
△C＝(△L/2)/(2π)＝(10mm/2)÷(2×3.1415)＝0.8mm
计算得出相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C＝0.8mm。
其中△L的值取自电力行业标准《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017，第4节表4.1.12
表4.1.12 单位：mm
2)计算最大错牙补偿量△OOC：根据设计图纸确定环缝最大允许错牙值C后，按照公式
△OOC＝(C-△C)×π/2＝(4mm-0.8mm)×3.1415/2＝5mm
计算得出最大错牙补偿量△OOC＝5mm；
三峡工程压力钢管需同时满足三峡工程规范《压力钢管安装质量检测及等级评定标准》(TGPS.J02-2003)中，对压力钢管安装管口形位偏差、公差质量标准，
详见下表：
第73节凑合节1钢管壁厚58mm，环缝最大允许错牙值C＝4mm
3)计算最大板宽余量补偿量△OOY：根据设计图纸确定凑合节1的板宽值B、修割板宽余量△B和钢管直径φ后，按照公式
△OOY＝B×△B/φ＝800mm×220mm/12400mm＝14.2mm
计算最大板宽余量补偿量△OOY＝14.2mm；
式中，B值为第73节凑合节1的板宽设计值，修割板宽余量△B＝制作凑合节材料宽度-第73节凑合节1的板宽设计值B＝1020mm–800mm＝220mm；制作凑合节材料宽度在钢管排料设计时已经预先拟定。
4)凑合节制造前，根据相邻两压力钢管2，3管口中心实测坐标值，计算出两管口中心偏差值△OO’，相邻两压力钢管2，3管口中心实测坐标值为(-6.6mm，-13.6mm)和(3.7mm，1.6mm)，两管口中心偏差值△OO’＝SQRT((-6.6-3.7)2+(-13.6-1.6)2)＝18.4mm。
5)将△OO’与2△OOC和△OOY比较，△OO’＞2△OOC且＞△OOY，单独一种补偿方式无法满足要求，
5-3)需采用联合补偿方式：
5-3-1)首先，采用板宽余量最大补偿量△OOY＝14.2mm
此时实际修割板宽余量值△B实＝修割板宽余量△B＝220mm，如图2所示，第73节凑合节1吊装后，按照图示补偿方向、板宽余量补偿220mm控制即可满足安装规范要求。
5-3-2)不足部分采用管壁错牙补偿
需补偿量△OO”＝△OO’-△OOY＝18.4-14.2＝4.2mm
将△OO”代入公式△OO”＝(C实-△C)×π
4.2mm＝(C实-0.8mm)×π △C为步骤1)计算得出的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量
得到实际管壁错牙补偿量值C实＝2.1mm，如图1所示，第68节钢管凑合节1吊装后，按照图示补偿方向、错牙2.1mm控制即可满足安装规范要求。
Claims (2)
1.一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)计算凑合节(1)与相邻两压力钢管(2，3)的最大管壁错牙补偿量△C：根据设计图纸确定压力钢管安装规范允许最大周长差△L后，按照公式
△C＝(△L/2)/(2π)
计算得出相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量△C；
2)计算最大错牙补偿量△OOC：根据设计图纸确定环缝最大允许错牙值C后，按照公式
△OOC＝(C-△C)×π/2
计算得出最大错牙补偿量△OOC；
3)计算最大板宽余量补偿量△OOY：根据设计图纸确定凑合节(1)的板宽值B、修割板宽余量△B和钢管直径φ后，按照公式
△OOY＝B×△B/φ
计算最大板宽余量补偿量△OOY；
4)凑合节制造前，根据相邻两压力钢管(2，3)管口中心实测坐标值，计算出两管口中心偏差值△OO’；
5)将△OO’与2△OOC和△OOY比较，采用管壁错牙补偿和/或板宽余量补偿得出凑合节精确下料数据。
2.根据权利要求1所述的一种大直径压力钢管整装凑合节精确下料数据的计算方法，其特征在于步骤5)中：
5-1)若△OO’≤2△OOC，则采用管壁错牙补偿：
将△OO’代入公式
△OO’＝(C实-△C)×π △C为步骤1)计算得出的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量
得到实际管壁错牙补偿量值C实；
5-2)若△OO’＞2△OOC，且△OO’≤△OOY，则采用板宽余量补偿：
将△OO’代入公式
△OO’＝B×△B实/φ B和φ值见步骤3)
得到实际修割板宽余量值△B实；
5-3)若△OO’＞2△OOC，且△OO’＞△OOY，则采用管壁错牙和板宽余量联合补偿：
5-3-1)采用板宽余量补偿：得到实际修割板宽余量值△B实＝修割板宽余量△B；
5-3-2)不足部分采用管壁错牙补偿：
将△OO’代入公式
△OO”＝△OO’-△OOY △OOY为步骤3)计算得出的最大板宽余量补偿量△OOY
得到实际需采用错牙补偿的偏差值△OO”
将△OO”代入公式
△OO”＝(C实-△C)×π △C为步骤1)计算得出的相邻管口周长差带来的最大管壁错牙补偿量
得到实际管壁错牙补偿量值C实。
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|---|---|---|---|---|
| CN106091896A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-11-09 | 中水六局华浙开原管业有限公司 | 一种预应力钢筒混凝土管道偏转角度测量方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050008970A (ko) * | 2003-07-14 | 2005-01-24 | 두산중공업 주식회사 | 발전소 오일 배관 선정 방법 |
| CN101392518A (zh) * | 2008-10-28 | 2009-03-25 | 成都阿朗科技有限责任公司 | 一种大型水轮机引水钢管道的快速施工方法 |
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2014
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