可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子組裝工藝

馮曉立，楊紹愛

（1.中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司，陜西 西安 710065；2.湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北 羅田 438600）

白蓮河抽水蓄能電站裝有4臺單級混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)出力為300 MW，總裝機(jī)容量為1 200 MW。水輪機(jī)工況額定出力為306 MW，額定凈水頭195.00 m，額定轉(zhuǎn)速250 r/min。發(fā)電電動機(jī)為立軸、半傘、空冷可逆式同步發(fā)電電動機(jī)，發(fā)電工況額定容量334 MVA，電動機(jī)工況額定容量325 MW，額定電壓15.75±6.5%kV。

1 主要技術(shù)參數(shù)及組裝流程

主要技術(shù)參數(shù)：①轉(zhuǎn)子中心體外形尺寸5 150 mm×2 927 mm；②磁軛半徑3 372.6 mm；③磁軛高度2 718 mm；④轉(zhuǎn)子外徑3 720 mm；⑤轉(zhuǎn)子鍵槽板垂直度≤0.05 mm/m；⑥轉(zhuǎn)子水平度0.02 mm/m；⑦磁軛壓緊系數(shù)不小于0.99；⑧測圓架與中心體同心度0.05 mm；⑨鐵心波浪度≤8 mm。

可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組裝流程見圖1。

2 組裝工藝

2.1 準(zhǔn)備工作

圖1 組裝流程

（1）工程技術(shù)人員 （承包商及監(jiān)理工程師）、施工作業(yè)人員仔細(xì)閱讀圖紙、施工方案，熟悉相關(guān)安裝程序、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及圖紙的細(xì)節(jié)、注意事項(xiàng)和其他工程轉(zhuǎn)子組裝過程中常遇到的問題，以提高工藝水平。

（2）制作磁軛沖片工作平臺及轉(zhuǎn)子磁軛熱套保溫棚支架，設(shè)置專門場地，對磁軛沖片進(jìn)行清洗、稱重、分類。準(zhǔn)備常用工器具、測量工具、液壓拉伸和力矩扳手等。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在轉(zhuǎn)子安裝工位預(yù)埋轉(zhuǎn)子中心體的基礎(chǔ)板及轉(zhuǎn)子磁軛的支撐基礎(chǔ)板。安裝并調(diào)整中心體支墩的水平度 （0.02 mm/m）和高程，在滿足設(shè)計(jì)圖紙要求后，將支墩固定在基礎(chǔ)板上。

2.2 中心體及測圓架安裝

2.2.1 中心體

（1）將安裝間預(yù)埋件的轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)板清理干凈，檢查其混凝土澆筑的密實(shí)度。

（2）清理轉(zhuǎn)子中心體，確保各加工接觸面無毛刺，并檢查2個(gè)法蘭之間的距離、止口高度、外徑等主要外形尺寸及配合尺寸。

（3）將轉(zhuǎn)子中心體下法蘭面清理干凈并放置在支墩上，調(diào)整其水平度在0.02mm/m范圍內(nèi)。

2.2.2 測圓架

（1）在調(diào)整好中心體的基礎(chǔ)上，將測圓架中心柱吊入轉(zhuǎn)子中心體，以法蘭面止口為基準(zhǔn)，調(diào)整中心柱垂直度及中心點(diǎn)。

（2）掛裝前后支臂，裝好其他附件。調(diào)整前后支臂平衡，重新檢查上述測圓架的數(shù)據(jù)，用百分表檢查測圓架在某一定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周后的數(shù)據(jù) （0.02 mm），若有偏差，可調(diào)整中心支柱的頂絲，使其滿足工藝要求。

（3）測圓架精度調(diào)整后，檢查鍵槽板中心、水平及垂直度。采用 “耳機(jī)鋼琴線電測法”測量立筋、磁軛及磁極外圓等圓度和直徑。

2.3 磁軛鍵安裝

（1）將鍵槽內(nèi)清理干凈，并對M12的絲扣孔進(jìn)行清理，檢查其絲扣應(yīng)完好。

（2）用水準(zhǔn)儀測量掛鉤平面與中心體下法蘭高差，各掛鉤之間相互高差不大于1 mm。

（3）清理3 mm墊片、主鍵，并在水平狀態(tài)下，測量鍵槽板寬、槽深，并做好記錄。按照鍵槽板的編號配鍵，涂上潤滑脂。

（4）用M12螺栓調(diào)整3 mm墊片，使墊片與主鍵、鍵槽板連成整體，調(diào)整主鍵半徑和垂直度，偏差不得大于0.02 mm/m。

（5）掛裝其他主鍵，以調(diào)整好的一根主鍵為基準(zhǔn)調(diào)整其他主鍵。12根主鍵弦距要均勻。主鍵驗(yàn)收合格后，擰緊固定螺栓。

2.4 磁軛下壓板

（1）按圖紙要求，在基礎(chǔ)板上沿圓周方向布置80只轉(zhuǎn)子磁軛調(diào)整支撐的千斤頂和48只定位銷支撐的方木，放置位置要保證其空隙能夠穿入壓緊螺栓的螺帽。

（2）清洗、檢查磁軛下壓板，修磨毛邊及毛刺，通過千斤頂調(diào)整下壓板的高度和水平度，使下壓板與掛鉤的高差及水平度符合要求。

（3）調(diào)整下壓板水平，壓板外沿略高于內(nèi)沿0.3～0.5 mm，用0.1 mm塞尺檢查，確保壓板與掛鉤無間隙。

（4）試疊4～5層磁軛沖片，沖片以磁軛鍵定位；調(diào)整磁極掛裝槽中心與磁軛鍵中心一致；調(diào)整下壓板，使下壓板與立筋中心位置一致；掛鋼琴線將磁極位置用鋼字碼標(biāo)識在磁軛下壓板上，定位磁軛下壓板。

2.5 磁軛疊裝

2.5.1 磁軛沖片清掃、稱重及分類

（1）將磁軛沖片放在支架上，用磨光機(jī)打磨疊片螺栓孔周圍的毛刺，用汽油抹布擦洗干凈，并將疊片翻身。用同樣的方法除去另一面的銹污和毛刺。

（2）用干凈的布將磁軛沖片正、反面擦干。

（3）檢測磁軛沖片厚度，每箱測量10片，每片測量10個(gè)點(diǎn)，將其平均值作為一箱磁軛沖片的平均厚度；對磁軛沖片進(jìn)行稱重，做好記錄；將稱好的磁軛沖片分類堆放，并掛牌標(biāo)識。

（4）根據(jù)沖片的厚度、重量及轉(zhuǎn)子裝配圖，計(jì)算并列出磁軛堆疊配重表。

2.5.2 磁軛疊裝

（1）按照磁軛沖片堆積圖進(jìn)行疊片。每層8張磁軛沖片，疊片5～10層，將疊片銷插入孔中，每張磁軛沖片中插入6個(gè)疊片定位銷，銷釘下端用木方支撐牢固。檢查下壓板的徑向水平度不大于0.5 mm，軸向波浪度不大于2 mm。在疊片過程中不斷地用塑料錘或木錘對沖片進(jìn)行整形，沿徑向敲擊，確保沖片與主鍵無間隙。隨時(shí)檢測疊片的外圓半徑、同心度和水平度，必要時(shí)，可以借助調(diào)整墊片來調(diào)整疊片的內(nèi)外高差和圓周的水平。

（2）磁軛壓緊螺桿共有 3 081、2 963 mm和2 959 mm 3種長度。按照圖紙位置安裝，將螺桿下部尺寸調(diào)整好，并按照要求點(diǎn)焊螺母 （螺桿垂直度必須保證）。

（3）疊裝至圖紙要求高度時(shí)要對磁軛進(jìn)行壓緊，共分6次，壓緊高度分別是472、922、1 372、1 822、2 272 mm和2 718 mm。壓緊時(shí)，先安裝支撐管，再疊4層廢片。用4臺風(fēng)動扳手對稱、均勻、同步地緊固，徑向按中、內(nèi)、外圈的順序壓緊，檢查壓緊后磁軛高度，確定下次補(bǔ)償片的添加方案。前5次預(yù)壓緊量與最終壓緊量相同，采用風(fēng)動扳手壓緊，力矩扳手檢查確認(rèn)，最終壓緊高度為2 718 mm。壓緊時(shí)先用風(fēng)動扳手打緊，再用力矩扳手?jǐn)Q緊，螺栓預(yù)緊力2 100 N·m，伸長值為2.7～3.2 mm。

2.6 磁軛熱套

（1）根據(jù)磁軛圓度測量記錄及疊片過程中磁軛鍵調(diào)整墊片厚度，計(jì)算出永久磁軛鍵調(diào)整墊片厚度，設(shè)計(jì)值為4.6 mm。墊片厚度核實(shí)后，用無飛濺氬弧焊分段焊牢，完成后將墊片下端打磨。

（2）利用預(yù)先準(zhǔn)備的磁軛熱套保溫棚支架搭設(shè)保溫防護(hù)棚，利用交變磁通使磁軛發(fā)熱的方法進(jìn)行加熱。根據(jù)廠家要求，磁軛與中心體之間保持70℃溫差。

（3）加熱到設(shè)計(jì)膨脹量時(shí)，檢查鍵槽板與主鍵之間的間隙，間隙值比實(shí)際加墊厚度大0.5～1 mm時(shí)方可加墊。同時(shí)，對稱放入12根墊片，并檢查確認(rèn)所加墊片。

（4）磁軛冷卻至溫室后，拆除保溫棚與加熱設(shè)備，再對疊壓系數(shù)、圓度、半徑、波浪度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面檢查，使之滿足設(shè)計(jì)要求。最后，徹底清掃轉(zhuǎn)子上的焊渣、灰塵等。

（5）磁軛鎖定板安裝。測量磁軛上壓板表面至立筋水平槽上表面的距離，編號后記錄；按測量的數(shù)值選配鎖定板和墊片，間隙控制在0.5 mm以內(nèi)。

2.7 磁極掛裝

（1）清掃磁極并測量單個(gè)磁極的直流電阻。電阻符合設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行交流耐壓、直流阻抗和交流阻抗試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后，進(jìn)行磁極掛裝。

（2）按照廠家編制的配重編號，確定與轉(zhuǎn)子磁軛的對應(yīng)位置。根據(jù)磁軛外圓確定磁極墊條厚度，磁軛外圓大的位置應(yīng)選擇厚的磁極墊條。劃出每個(gè)磁極的鐵芯中心線，用紅漆做出明顯標(biāo)記。

（3）用廠家提供的磁極專用吊具和廠房橋機(jī)逐個(gè)掛裝磁極。在掛裝過程中，用水準(zhǔn)儀測量調(diào)整磁極安裝高度，確保磁極中心掛裝高程偏差不得大于±2 mm。掛裝時(shí)應(yīng)對稱進(jìn)行。

（4）測量磁極的外圓同心度，各半徑與平均半徑之差不大于設(shè)計(jì)空氣間隙的±3%。

2.8 其他部件安裝

（1）磁極外徑檢查合格后，安裝磁極連接片和阻尼環(huán)連接片，確保阻尼環(huán)拉桿與磁極之間有5 mm的安全距離。

（2）安裝轉(zhuǎn)子引線，使其固定在轉(zhuǎn)子支架上。

2.9 轉(zhuǎn)子繞組電氣試驗(yàn)

根據(jù)國標(biāo)要求，磁極掛裝后應(yīng)該進(jìn)行絕緣電阻、交流阻抗及耐壓試驗(yàn)。最后，對轉(zhuǎn)子整體進(jìn)行徹底清掃，按照廠家要求進(jìn)行噴漆防腐。

3 結(jié) 語

發(fā)電電動機(jī)轉(zhuǎn)子是水輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，對整個(gè)機(jī)組的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。轉(zhuǎn)子磁軛在運(yùn)行過程中由于受到強(qiáng)大的離心力作用，可能會產(chǎn)生磁軛徑向變形，使磁軛與中心體發(fā)生徑向分離。因此，轉(zhuǎn)子在組裝過程中質(zhì)量控制尤為重要。白蓮河抽水蓄能電站水輪發(fā)電機(jī)組在轉(zhuǎn)子組裝過程中，施工單位克服了轉(zhuǎn)子組裝和施工條件等諸多困難，重點(diǎn)對轉(zhuǎn)子圓度和半徑測量、熱套磁軛等關(guān)鍵工藝進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。經(jīng)過兩年多的運(yùn)行，包括1號國產(chǎn)機(jī)組在內(nèi)的整體機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)良好，可為以后同類機(jī)型的轉(zhuǎn)子組裝提供參考。

［1］ DLT 5230—2009 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場裝配工藝導(dǎo)則［S］.

［2］ GB/T 8564—2003 水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范［S］.