梧州市旺村水電站轉子的組裝及效果

【摘要】在水電站機組安裝工作中，轉子組裝時重要的環節，可以說關系到整個機組的運行穩定和安全。在轉子的安裝過程中，受到各個方面的影響，并且其施工工藝要求嚴格，施工難度大，因而必須采取有效的施工工藝，加強施工規范，以保證轉子安裝質量。本文主要根據實例闡述了水電站轉子組裝工藝要點。

【關鍵詞】水電站；轉子；組裝；質量

1.工程概況

梧州市旺村水電站設計總裝機規模為69MW，安裝3臺單機容量23W燈泡貫流水輪發電機組。轉子的主要構成部分有磁極、轉子引線、轉子支架、磁軛等，然后在現場進行磁軛疊片、組焊支架、磁極掛裝。轉子有1123mm高，其外徑大約是4.5米；含56個磁極；轉子總重為98噸。

1.1 轉子支架

支架的構成要素有4個扇形體與1個中心體，選取特殊工藝在工地實施阻焊。

1.2 磁軛

磁軛的成因是厚度達3毫米的高強度磁軛鋼板（WDER550）沖制疊壓的，每一片都有三個極距，整圓是依靠十六片構成的。磁軛內部設置了大量通風溝，這使其能夠聯合轉子以充當徑向通風回路。沖片上端與下端都有上壓板及下壓板存在，而在下壓板下方則安置了二十四塊制動環，從而方便拆卸。為了傳遞切向扭矩，磁軛選取浮動式磁軛，內圓的連接則是依靠轉子支架及十六對切向鍵。

1.3 磁極

磁極的主要構成要素有磁極線圈、磁極鐵芯、阻尼繞組等，其中磁極線圈采用的是銅排焊接的方式整體熱壓而成的，線圈只有二十四匝是有效的，匝與匝之間選取Nomax絕緣紙絕緣，以柔性連接線圈，從而給拆卸及分接減小難度，同時還能避免由于熱位與振動而產生不良問題；磁極鐵芯則是依靠厚度為2毫米的磁極銅板（WDEF235）疊壓而產生的，它是將磁軛和鴿尾連接，并以磁極鍵楔緊的；而阻尼繞組則涵蓋了橫向阻尼條與縱向阻尼條兩種，在二者間是以防松動柔性法進行連接的，從而能夠在避免出現由于熱位及振動引發問題的情況的同時方便拆卸與分接。

2.轉子組裝施工工藝要點

2.1 轉子支架焊接

2.1.1 焊接前的準備工作

焊接轉子支架的焊工一定要拿相關部門出臺的焊工合格證，從形式上看施焊項目和合格項目是一樣的。在焊接之前應打磨干凈坡口兩旁2cm區域內的轉子支架，直到有金屬光澤露出為止。同時，要把風鏟、汽泵、電焊機、氣刨、焊條烘干箱等設備準備好，依據焊條說明書烘干焊條，以便于隨時拿取。為了對焊接變形進行控制，應在與焊接兩端相距5cm的位置添設20×160×160工藝接板十六塊，同時在對上下扇形板進行焊接的過程中應把鋼管支撐到上下扇形板間，詳細的位置則應在現場確定。

2.1.2 焊接秩序

先焊接扇形體和中心體主縫，然后再對扇形體連接焊縫進行焊接，待疊片完成之后，焊接大立筋和扇形體焊縫。

2.1.3 焊接工藝

轉子支架焊接選取手工電弧焊，焊條是規格為φ3.2、φ2.5、φ4的J506（E5016）。在焊接扇形體與中心體立縫的時候應多道多層、自下至上、對稱退步分段進行焊接，每一層接頭錯開5cm，每一個分段大概有20至30cm長。在對上下扇形體焊縫進行焊接的過程中，要選取分段退步焊法，讓四個焊接工人一起實施退步焊，分段長同上。圖1為施焊方向。

焊接過程中，當單邊坡口焊接到深度值的一半的時候，應清根背面并打磨檢查，等到確定好不存在不足之處的時候才可進行焊接。然而焊接過程中要實時檢測焊接情況，若覺察到變形，必須馬上調節焊接秩序以對變形進行控制。同時要錘擊封面層與打底及其余焊層，從而使得焊接應力減小。再者，要選用窄焊道、短弧、小電流進行焊接，確保焊接速度與每名焊工的電流速度差不多一樣，同時安排專業人員監測焊接速度及電流，表1為焊接電流。

焊接工作結束后，應檢查并修磨工藝與連接搭接板，待確認其合格之后才可實施焊接。同時，要定期檢測焊接工作的開展，以中心體圓度、水平等為監測項目。

2.2 轉子磁軛疊裝

2.2.1 中心柱的安裝

在對轉子中心體下法蘭面水平度進行測量時，要確保其不超過0.05毫米。而在轉子上下法蘭同心度進行測量時，則應把下法蘭面與轉子中心體為準將中心柱找正進行調節，并且讓中心體和中心柱同心度不超過0.025毫米。此外，要對中心柱垂直度進行調節，確保其不超過0.05毫米。

2.2.2 下壓板的安裝

下壓板在安裝之前，應將兩個千斤頂放于被安裝的下方。在放時應盡量靠近下壓板的外圓，壓板內側應靠立筋支承。將油脂抹在立筋下部臺階上，而千斤頂與立筋之上則應放下壓板，同時要針對整個圓周的水平度及下壓板的水平度進行調節，使得徑向水平度不超過0.5毫米，圓周水平度不超過1.5毫米。此外，要充分確保壓板間的過度平緩，不可存在錯牙的情況。把油脂抹在疊片銷子之上，下壓板插上，以木塊對疊片銷子進行支撐。此類銷子可當成疊向導向的長銷（50cm），也可當成第一層沖片提供鋼度的短銷（25cm）。當疊片高度上升的時候，要提高長銷的高度，每張磁軛沖片上最少要安裝短銷與長銷各四個。

2.2.3 疊片平臺的制作

以φ108與φ133的鋼管及δ=16mm的鋼板制作疊片平臺，可自行升降平臺高度，但高度有1.4m至2m的限制，如此才能符合不同高度的疊片需要。同時，疊片平臺要安設于轉子磁軛外圓側，平臺有1m寬，它不僅要符合鋼片放置的需求，還要充分思量到人行走于平臺上撿鋼片的情況。

2.2.4 預裝立筋與磁軛鍵

將千斤頂放于每一個將要被安裝的立筋的下方，除去立筋側面的油脂，用螺栓把固定鍵安裝到立筋上。置立筋于轉子支架上，讓千斤頂扛負立筋的重量。同時，應以兩個夾具把轉子支架同立筋連接起來，以維持立筋在徑向的位置尺寸。同時，要用轉子支架的基準面為標準把立筋的軸向高度確定下來，采取千斤頂的方式對立筋的水平度與軸向高度進行調整。鑒于磁極與磁軛在安裝完畢之后會出現立筋下沉的情況，因此它的高度要稍高于理論值，至于高多少則由制造廠家確定。首先，對+y方向的一根基準立筋進行安裝，并把立筋軸向高度調整好以千分尺對立筋徑向尺寸進行測定，確保其符合相關要求。而其余立筋的安裝則應采取大等分法，以已安裝完的基準筋為參照標準對各個立筋的垂直度、立筋高度、徑向尺寸以及弦距進行調整。

2.2.5 磁軛疊裝

一方面，要對疊片的外圓尺寸進行測量，若發現出現偏差則應以橡膠錘加以調整并依據磁軛疊片程序疊片到0.1m高；另一方面，要對下壓板的水平度進行檢驗，并就立筋及磁軛鍵加以調整。在對磁軛副鍵進行安裝的過程中，要確保它同磁軛沖片之間存在0.1毫米的間隔。依照需要將副鍵多余處切除，以夾具將副鍵位置固定好。同時謹遵磁軛疊片圖開展疊片工作，一般而言磁軛疊片每一層為十六接，疊片內重量一致的沖片的分布狀態是順著圓周均勻布局的，如此即可確保磁軛的平衡性。實際上，疊片的每一個基本層都錯一極，其涵蓋了四層沖片。在疊裝磁軛兩端時應當選取同種重量數量最多的沖片，而磁軛中部的疊裝則應選用同種重量數目最少的沖片。在疊裝時若察覺到不平度差異明顯，則應以調整片加以調整。壓緊疊片時分四個步驟，而在實施最終壓緊的時候，應將上壓板安裝于磁軛沖片最上部；插進全部的拉緊螺桿；將油脂抹在螺母和螺紋同壓板的接觸面上以起到潤滑的效用；把疊片導向銷拆除；最終壓緊工作結束后要對磁軛進行檢驗。

2.3 轉子支架組焊

轉子支架的主要構成部分有扇形直臂及中心體，扇形體需要在工地阻焊變為整體。依據圖紙的規定對轉子軛疊磁裝用的埋板及轉子中心體基礎埋件進行檢查，以轉子中心體支撐起來，然后對支撐水平度進行調節及測量以確保其達標。緊接著把清凈的轉子吊放在支撐上對轉子中心體水平度進行調節使其不出現超過0.05毫米的偏離，并對上下法蘭同軸度進行測量，確保其不超過0.025毫米。隨后一局之前所作的標記對扇形直臂進行對稱式掛裝，將支墩安設于扇形支臂下方，調節好后安裝上下環板與筋板。最后，切忌忘了對扇形體圓度及轉子中心體水平度進行檢查，確保其符合相關要求。

2.4 焊接大立筋

由于在實施超聲波檢查的過程中也許慧存在不足之處，因此我們可將記號標志在轉子支架和立筋之間有焊接墊片的地方。同時一定要認真檢查處在焊接階段的鋼板平行度，如若有必要還需加以調直。立筋的焊接：應分段、對稱、小區域進行焊接，焊接完兩層之后應對背縫進行清理，然后選用交替焊法實施背縫焊接。每兩層屬于一個循環，在焊接時應開展變形監測工作，若察覺到變形跡象應立即對焊接工藝進行調整。圖2為立筋焊接。

2.5 掛裝磁極

磁極開箱之后要全方位清掃磁極，對磁極的交流阻抗及絕緣電阻進行一一檢查，確保絕緣電阻值達標。同時，要確保交流阻抗之間無明顯差異，若存在明顯差異則應挖掘出根源并采用相應手段，就磁極實施交流耐壓試驗。選取鋼板R對不涵蓋端壓板在內的磁極鐵芯的長度進行測量，以沖子將等分中心點置于磁極表層當成每一個磁極中心標高點，然后在此基礎上對磁極鐵芯高程進行推算。在進行磁極掛裝的時候，應嚴格依據制造廠編號對稱實施，同時要用磁極吊裝工具豎立磁極，依據磁極編號把磁極吊插在磁軛相應槽中，然后對磁極掛裝高程進行調整，使其達標。磁極安裝完畢后，要對與磁極兩側相距15cm的轉子進行測量，此磁極應當處在支架立筋之前的磁極，若處在兩磁極間，則應對此兩個相鄰的磁極測量值的平均值進行思考，確保掛裝好的磁極符合規定。

3.結語

通過對該水電站水輪發電機組轉子組裝，經過研究和實踐形成了一套能夠廣泛應用于同類型水輪發電機組轉子組裝熱加墊新工藝：在轉子組裝過程中縮短了推力軸承安裝的工期，減少了機組安裝直線工期，同時也提高了轉子組裝的整體質量，對機組安全、穩定運行提供了保障。為以后的同類型機組機電安裝建設提供了經驗，取得了明顯的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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作者簡介：柯平（1970—），男，工程師，從事水利水電工程施工技術管理工作。