機組定子鐵芯現場組裝技術在桐柏電站的應用

顏廣文，范文捷，樊衛彬

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

機組定子鐵芯現場組裝技術在桐柏電站的應用

顏廣文，范文捷，樊衛彬

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺 317200）

經計算，桐柏蓄能電站鐵芯疊裝后內徑6 500mm，鐵芯總高度2 630mm，疊裝后的定子總重為280.6 t，考慮實際因素，利用整體運輸，故采用定子機架分三瓣分體運輸至施工現場與定子鐵芯一起在現場進行疊裝的辦法。本文主要介紹桐柏抽水蓄能電站發電機定子安裝的技術要求及安裝工藝，提出了定子安裝過程中的工藝難點重點，為其他電站定子現場組裝提供經驗。

抽水蓄能；大型機組；定子；現場疊裝

1　引言

桐柏抽水蓄能電站是一座日調節純抽水蓄能電站，在電網中承擔調峰、填谷、調頻、調相以及事故備用等任務，定子組裝尤其是定子鐵芯疊裝質量的好壞，將直接影響到機組的出力和溫升。因此，在疊裝施工過程中，對定子鐵芯疊裝的工藝流程及質量控制有很高的要求。

2　工藝過程

2.1定子安裝程序（見圖1）

2.2定子機架組合、測量中心柱安裝調整與安裝要點

（1）定子機架組合：用3m平尺檢查3瓣定子機架組合面的彎曲、扭曲等變形情況；安裝定子組合縫墊片，將組合墊片與機架組合面的一邊進行點焊固定,打磨焊縫使其不高于墊片；安裝定子分瓣吊裝專用吊具，翻身后直接吊放至安裝間定子基礎板上進行組合，待三瓣定子機架合攏后，安裝組合縫錐銷（40mm）將其定位（每個組合縫7個），安裝組合螺栓（M36mm，每個組合縫32個），組合螺栓的擰緊力矩為1100N·m；機座與定子基礎合縫間隙＜0.05mm，局部1/3深度內不大于0.1mm，機座合縫間隙：≤0.10mm，螺栓周圍≤0.05mm；組合的定子機架符合要求后將固定在9個支墩上（吊起高度應高于定子組合支墩上表面50mm），然后調整定子水平度（利用在支墩與定子機腿間加墊片方法調整）。測量方法：從上機架基礎板吊鋼卷尺，在底部利用水準儀測量；待水平度調整合格后，將定子支墩基礎板點焊；焊接定子機腿的組合縫（定子基座如圖2所示）。

（2）安裝測量中心柱（簡稱中心柱）：中心柱的三根基礎支墩，安裝中心柱，利用中心柱的水平、垂直調整螺栓調整中心柱的垂直度，中心柱的垂直度要求0.02mm/m即全長2 900mm范圍內垂直度偏差0.058mm；在地面打膨脹螺栓和安裝壓板將三根基礎支墩固定；利用中心柱及內徑千分尺測量定子環板半徑，根據測量結果確定定子中心，中心找正后復測、調整中心柱垂直度(0.02mm/m)，并在機架環板上做中心柱定位標記點，記錄數值。檢查各齒壓板的整體齒面不平度，若其不平度大于0.5mm/m則需打磨至合格。向及周向利用2把磁性水平尺），垂直度調好后將定位筋托板與定位筋點焊（2.5mm焊條點焊三面），要求托板與機架環板上面基礎板接觸良好（托板的數量共計300塊，每根定位筋上6塊），拆下定位筋（定位筋與機架應環板上的位置打鋼字碼進行標記，順序從下游側開始按照順時針方向1到50依次標記），焊接托板與定位筋角焊縫，每道焊縫的焊接層數需焊接兩道（除托板底部與定位筋的焊角高度3mm焊接一道外），之后進行焊縫的100%的PT檢查。

（3）底部鐵片試疊：試疊厚度約10mm，即20層

2.3定子鐵芯試疊及定位筋安裝工序與要點

（1）安裝定子鐵芯下齒壓板（25塊）：齒壓板上平面至定子下環板底面的距離約為15mm（距離可調整，齒壓板的實際高度根據現場測量的定子機架上下環板的高度計算后確定），利用齒壓板前后調整螺栓調整整圈齒壓板水平度，每塊齒壓板測量4點A、B、C、D，水平度偏差1mm/m，最大允許偏差1.5mm，相臨齒壓板間的水平度偏差不應大于0.3mm，齒壓板的內側壓指應比外側高（0.5～1）mm；在齒壓板下安裝定子疊片可調支撐管。

（2）預裝定位筋：定位筋的下端距離下環板底面15mm，距齒壓板約30mm，可在齒壓板上加30mm的墊塊作為定位筋臨時支撐，調整定位筋的垂直度（徑鐵片；鐵片疊裝的第二層與前一層順時針錯開3.6°，即1/4張鐵片，每一層與前一層依次錯開（以后疊片的方法同樣）；10mm鐵片疊裝完畢后對該部分鐵片整形，利用廠家的專用工具（分瓣銷、定位銷、槽樣棒等）調整鐵片上的壓緊螺栓孔及線槽，使其同心，然后測量調整其半徑，=3 182.5±0.20mm，調整完畢利用C形夾與齒壓板壓指夾緊固定，插入定位銷（如圖4）。

定位筋托板焊接完畢按照編號進行回裝并臨時固定，在底部鴿尾筋的鴿尾兩側與底部試疊片間塞入0.5+0.24=0.74mm的墊片將其定位（理論是0.5mm墊片，如圖3），使定位筋內端面與試疊片的鴿尾槽接觸，調整定位筋底部的半徑=3722.3+（0.20～-0.15）mm；（調整前松開該區域的C形夾）及定位筋垂直度，調整完畢用C形夾將鐵片與下齒壓板夾緊固定。頂部鐵片試疊：首先安裝頂部鐵片試疊托架，安裝托臂20mm×80mm×800mm膠木板共計25根，調整其水平度，合格后用C形夾與上環板夾緊（也可采取用千斤頂固定）（如圖4）；布置試疊托板15mm× 50mm×1 060mm膠木板共計50根，按照圖紙要求平放在托臂上，頂部鐵片的整形方法和下部相同。調整上下試疊鐵片的同心度，在四個方向上吊線錘測量、調整上下鐵片的同心。上下試疊鐵片調整完畢，再次調整定位筋的半徑=3722.3+（0.20～-0.15）mm，合格后將上下部的定位筋托板與環板點焊（2.5mm焊條點焊托板兩側面，需兩焊工同時點焊）。

（4）調整定位筋中間部分4層環板處的直線度及半徑并與環板點焊：直線度測量利用專用平尺與上下環板位置的定位筋側面靠緊，用0.2mm的塞尺檢查不能塞入，利用專用弦距調整工具和千斤頂進行調整；用內徑千分尺檢查其半徑=3722.3+（0.20～-0.15）mm，待徑向及周向垂直度調整完畢，將定位筋托板與環板點焊（如果間隙超過0.5mm應加墊片充實后點焊）；最后再統一測量、調整50根定位筋上下6個環板位置的半徑及切向彎曲，合格后將定位筋托板與環板按照圖紙要求滿焊。焊接要求每塊托板的兩側面焊縫由兩名焊工對稱焊接，并在整個圓周方向對稱，待兩側面的所有焊縫焊接完畢再焊接定位筋托板背面的焊縫，焊縫全部焊接結束清理焊縫藥皮及飛濺，進行焊縫的100%的PT檢查，檢查完畢按要求刷漆。

定位筋焊接結束后，進行檢查焊接后的定位筋內徑為3 722.7+（0.2～-0.3）mm；利用弦距樣板（弦距樣板的尺寸比鐵片鴿尾弦距長1.3±0.2mm）檢查每兩根定位筋之間的弦距，樣板從上到下應能靈活通過，對達不到要求的位置進行標記并記錄數值。處理不合格點：根據測量數值，對于半徑小的點進行打磨，對于半徑大的點進行粘貼鋼墊片；弦距樣板不能通過的點，進行打磨處理。

安裝12根RTD測溫線套管（定子疊片后無法安裝）；安裝、焊接上下擋風片（擋風片與鐵芯片間距要求為0.5～1mm）及小塞塊（擋風片2mm厚，上下各50片；小塞塊200塊）。

所有焊接工作結束，清掃定子機架、清理焊道進行噴漆；待油漆干燥后定子可進入正式疊片階段。正式疊裝前需再次檢查下齒壓板整體的中心及水平度。

2.4定子鐵芯正式疊裝工序與難點

（1）定子鐵芯按照高度可劃分為56段：以每一層通風槽片為界（通風槽片共計1 375片，每層25片，共計55層），從底部臺階段鐵芯至頂部臺階段鐵芯依次劃分為第1段、第2段…第56段；第1段和第56段臺階段的鐵芯高度為50mm，第2、3、4、5、52、53、54、55層的鐵芯高度為45mm，其余各層的高度均為40mm，通風槽共計55層，每層高度均為6mm；第28段與第29段鐵芯之間的通風槽片中心為定子的高程中心。

首先疊裝鐵芯第1層的臺階段，每個臺階段的半徑及疊裝厚度如表1：

首先疊裝第一層鐵片（25張），第二層鐵片的疊裝與第一層交疊（從起始位置順時針旋轉3.6°，即1/4張鐵片），依次類推，第三層、第四層…依次交疊；要求第一個臺階段的6.95mm鐵片用膠水粘合，應保證粘合后膠水不流入螺栓孔、線槽內；按照每個階段的鐵芯厚度依次疊裝7個臺階段鐵片，即第1段鐵芯。

鐵芯的疊裝。厚度每疊15mm（可根據實際情況定）左右利用分瓣銷整形一次，調整上下各鐵片錯位，調整完畢后在線槽內側插入槽棒定位，要求每張鐵片范圍內至少用2根槽棒定位。繼續疊裝鐵片直到第七個臺階。鐵片疊裝過程中鐵芯高度的補償根據實際情況確定。然后安放上齒壓板使鐵片壓緊并保持至少6 h。

第1段疊裝完畢，安裝通風槽片，并線槽下部打入200mm長的成對的楔鍵，之后繼續疊裝第2段鐵片，再安裝通風槽片，依次疊裝至第56段。第56段的疊裝，其臺階段鐵片安裝與第1段相反，由長至短，疊完后亦要安放齒壓板壓緊6 h以上。

在第1段至第56段的疊片過程中，應在第2、5、9、13、17、21、25、29、33、37、41、45、49、53、55段測量、調整其半徑，半徑允許偏差為（3 182.5±0.41）mm（鐵芯內側至中心柱），測點方向應在每根定位筋的徑向位置，記錄每一點的測量數據；另外，在疊片過程中的各階段，利用22.4mm線槽整形棒檢查各線槽應能靈活通過（第1段～第8段，第9段～第16段，第17段～第24段，第25段～第32段，第33段～第40段，第41段～第48段，第49段～第56段）。

另外，在疊片到RTD測溫計的位置，需注意RTD的特殊鐵片應與出線套管相對應，并安裝12只測溫裝置及出線，安裝完畢將該槽與測溫裝置灌注絕緣膠（具體材料由廠家提供），灌注完畢用刀割除突出鐵片的部分。

鐵芯疊裝過程中的壓緊及數據測量，鐵芯的整個疊裝過程壓緊分為7個階段（見表2）：

（2）鐵芯的壓緊利用液壓拉伸裝置進行，臨時拉伸螺栓分為兩種：第一種長度為1 950mm，數量100只，應用于第一、二、三階段鐵芯的壓緊；第二種長度為3 150mm，數量100只，應用于第四、五、六階段的鐵芯壓緊；最終的壓緊利用永久螺栓并安裝上齒壓板，齒壓板為25塊，拉伸螺栓數量為100只；每個階段的拉伸壓力均為160 bar。

在每一次壓緊過程中需測量每一層鐵芯段的高度和每一層至第一層（下齒壓板）的高度，每一層的高度允許偏差±1mm；除第55、56層距鐵芯的下端（下齒壓板）的高度允許偏差為（+3～-1）mm外，其余每層至鐵芯的下端（下齒壓板）的高度允許偏差為±3mm。疊片過程中的加墊片（0.5mm紙墊片）補償情況根據緊壓后測量結果決定。

（3）鐵芯的最終壓緊：緊壓裝置僅安裝3/4，即75個，每隔1只螺栓安裝3個拉伸頭；螺栓拉伸僅測量25只（2號、6號、10號、14號、18號、22號、26號、30號、34號、38號、42號、46號、50號、54號、58號、62號、66號、70號、74號、78號、82號、86號、90號、94號、98號），測量其原始長度、拉伸后長度，螺栓長度的測量利用專用測量工具測量，螺栓拉伸油壓為160 bar，螺栓的額定拉伸長度4.762mm，拉伸長度允許偏差：上限5.0mm；下限4.525mm。最后鐵芯磁化試驗結束，還需對定子鐵芯做最終的緊壓，并測量最終的螺栓拉伸長度。發電機組定子鐵芯采用現場組裝液壓壓緊螺栓拉伸的方法，能解決今后由于機械振動、溫度變化以及電磁的綜合作用等所引起的鐵芯松動問題。

2.5定子鐵芯疊裝壓緊結束后檢查

檢查300個線槽，每個線槽從第1層至第56層，線槽內疊裝過程中的層間補償片不允許進入線槽內。利用線槽樣棒檢查300個線槽（如圖5），每個線槽從第1層至第56層應均能通過。測量定子鐵芯的最終半徑：測量位置高度方向在第2、5、9、13、17、21、25、29、33、37、41、45、49、53、55段鐵芯處；每層的整個圓周方向測量50個點，并做記錄。定子鐵芯的全面清掃、檢查，為磁化試驗做準備。定子鐵芯齒端刷漆防銹。

3　結束語

發電機的安裝是一項非常精密、細致的工作，必須從前期的準備、施工過程、工藝等各方面考慮充分和周全，做到精益求精，發電機定子的組裝質量更是決定機組整體質量的重中之重，如果組裝工藝、精度達不到要求，出現質量缺陷，會直接影響機組出力和穩定性。桐柏公司自2005年投產，未發生定子鐵芯事故，故本文介紹的工序與工藝是有效可靠的。

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[3]單文培.水電站機電設備的安裝、運行及檢修[S].北京：中國水利電力出版社，2005.

[4]陳云祥.焊接工藝[M].北京：機械工業出版社，2003.

[5]王啟茂.三峽VGS發電機定子鐵芯疊裝技術[J].水電站機電技術，2004.

顏廣文（1980-），男，水輪發電機技師，從事水輪發電機的設備檢修維護工作。

TM303.3

B

1672-5387（2015）11-0036-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.013

2015-07-31