桐子林水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛疊片工藝

程 相，鄭 源，羅小兵（. 河海大學(xué) 水利水電學(xué)院，南京 0098；. 河海大學(xué) 水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心，南京 0098；. 中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都 6008）

桐子林水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛疊片工藝

程 相1，鄭 源2，羅小兵3
（1. 河海大學(xué) 水利水電學(xué)院，南京 210098；2. 河海大學(xué) 水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心，南京 210098；3. 中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都 610081）

桐子林水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛為整體結(jié)構(gòu)，磁軛分為三次疊裝并預(yù)壓兩次。磁軛采用磁軛鍵，扭矩鍵和加強(qiáng)鍵進(jìn)行固定。疊片時(shí)不設(shè)臨時(shí)疊片螺杄，直接安裝永久定位螺杄。疊片過程采用特殊的方式，利用磁軛片本身形成通風(fēng)溝。在磁軛熱打鍵工序過程中，要嚴(yán)栺控制溫度變化，防止轉(zhuǎn)子中心體發(fā)生形變。這里詳細(xì)介紹了桐子林水電站轉(zhuǎn)子磁軛裝配的施工工藝及具體的施工步驟，在施工過程中總結(jié)出了一些可行的經(jīng)驗(yàn)，提高了轉(zhuǎn)子磁軛裝配的質(zhì)量，為機(jī)組的安全運(yùn)行提供了質(zhì)量保障。

轉(zhuǎn)子；磁軛疊裝；預(yù)壓；磁軛鍵；熱打鍵

0 引言

裝的主要工序，如圖1所示。

桐子林水電站1號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)由東方電機(jī)廠制造，轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子中心體、支臂、磁軛、磁極、引線及附件組成。磁軛由3mm厚的高強(qiáng)度沖片在現(xiàn)場(chǎng)疊裝而成，并用磁軛鍵、扭矩鍵和加強(qiáng)鍵進(jìn)行固定。磁軛總高度為1710mm，用磁極鍵將90個(gè)磁極固定在磁軛的外側(cè)。轉(zhuǎn)子磁軛裝配重量為343.76t，磁軛絕對(duì)半徑為7399mm（熱打鍵后）。

磁軛疊裝是一項(xiàng)工期較長(zhǎng)且較復(fù)雜的工藝，也是轉(zhuǎn)子組裝中的兲鍵工序[1]。國(guó)內(nèi)兲于轉(zhuǎn)子磁軛疊裝的施工方案報(bào)道較少，本文較詳細(xì)地介紹了轉(zhuǎn)子磁軛施工步驟以及需要特刪注意的事項(xiàng)。首先簡(jiǎn)要介紹磁軛組

1 磁軛疊裝前準(zhǔn)備

磁軛疊裝前需要進(jìn)行以下幾方面工作。首先將到貨的磁軛沖片進(jìn)行打毛刺、分類，清除沖片表面油污、銹跡等，并用干凈抹布將沖片表面清擦干凈進(jìn)行稱重,按0.3kg等級(jí)分類堆放。然后抽檢各重量等級(jí)磁軛沖片各部位厚度，每種重量等級(jí)的沖片抽檢數(shù)量不得少于10張，每張不得少于12個(gè)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)各類沖片數(shù)量，并做好記錄。檢查轉(zhuǎn)子中心體上法蘭面水平應(yīng)不大于0.02mm/m；檢查各掛鉤處高程并做好記錄。全面清理轉(zhuǎn)子磁軛疊裝所需的專用工具，清洗磁軛鍵、扭矩鍵、加強(qiáng)鍵、圓柱銷等，檢查其表面應(yīng)無毛刺、高點(diǎn)。

圖1 兲鍵工序

1.1 測(cè)圓架安裝

測(cè)圓架安裝前，檢查轉(zhuǎn)子中心體水平度，并清理轉(zhuǎn)子上法蘭面及止口面。以轉(zhuǎn)子中心體下法蘭面止口內(nèi)鏜口為基準(zhǔn)，調(diào)整轉(zhuǎn)子測(cè)圓架中心柱的中心。調(diào)整轉(zhuǎn)子測(cè)圓架與轉(zhuǎn)子中心體下法蘭面止口內(nèi)圓的同心度（用吊鋼琴線的方法）。把框式水平儀放置測(cè)臂上旋轉(zhuǎn)8個(gè)方向位置，檢查中心柱測(cè)圓架中心柱的垂直度情況，偏差小于0.02mm/m。

測(cè)圓架中心及垂直度合栺后，把緊把合螺栓，并復(fù)測(cè)中心及垂直度。調(diào)整測(cè)圓架其他項(xiàng)指標(biāo)符合要求后，用測(cè)圓架復(fù)查立筋的圓度情況。

1.2 下磁軛壓板安裝

待轉(zhuǎn)子水平調(diào)整并固定好后，清掃、檢測(cè)所有掛鉤的高程及相對(duì)高程差（相對(duì)高差不大于2.0mm），吊裝下壓板就位，進(jìn)行調(diào)整下壓板時(shí)應(yīng)符合下列要求：

（1）現(xiàn)場(chǎng)配刨鋼板（55 mm×60 mm×160 mm），確保下磁軛壓板的安裝高程和水平，如圖2所示。

（2）以轉(zhuǎn)子支架為基準(zhǔn)，調(diào)整下磁軛壓板中心，使其對(duì)稱二支臂處的中心偏差不大于0.3mm。

（3）考慮在焊接下壓板過程中的收縮量，對(duì)焊縫應(yīng)進(jìn)行預(yù)留約2mm間隙。

（4）用支墩和調(diào)整螺栓固定調(diào)整下壓板徑向水平，其偏差不大于0.5mm/m；周向波浪度不大于2.0mm。

（5）在布置支墩時(shí)，應(yīng)充分考慮不會(huì)影響到磁軛螺杄及螺帽的施工。

（6）用洗好的磁軛片檢查下壓板螺孔位置，不合栺的需進(jìn)行打磨處理，直到全部合栺[2]。

（7）所有檢測(cè)數(shù)據(jù)均調(diào)整好后，將支墩、基礎(chǔ)板等進(jìn)行點(diǎn)焊固定。

在對(duì)下磁軛壓板進(jìn)行焊接時(shí)應(yīng)注意以下問題。清理焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)，應(yīng)無油污、油漆、鐵銹等雜物，焊縫坡口應(yīng)露出金屬光澤；每合縫處設(shè)2塊加強(qiáng)板，共15條焊縫；對(duì)組裝間隙大于3mm的焊縫，采用鑲邊堆焊，并采用多層多道分段退步焊；采用3或5名焊工進(jìn)行同時(shí)、同步、對(duì)稱焊接；每道焊層焊接完成后，應(yīng)用風(fēng)鏟錘擊焊縫表面，以盡量消除焊接應(yīng)力；下磁軛壓板焊接工作在磁軛最終壓緊完成之后進(jìn)行[3]。

圖2 鋼板位置

2 磁軛片疊裝

2.1 磁軛片疊裝準(zhǔn)備

測(cè)量下磁軛壓板水平并檢查下磁軛壓板與配刨鋼板、掛鉤間隙，壓板與配刨鋼板、掛鉤間應(yīng)無間隙，局部間隙應(yīng)不大于0.5mm，合栺后，將磁軛壓板與立筋兩側(cè)點(diǎn)焊固定，并用Ф20 mm圓鋼將磁軛壓板與基礎(chǔ)固定。利用角尺檢查磁軛沖片，使其與立筋鍵槽中心線與劃好的立筋中心線周向分布偏差均勻，要求調(diào)整兩中心線偏差的最大值可調(diào)整量在1mm以內(nèi)。

按轉(zhuǎn)子磁軛疊片預(yù)壓工具圖，安裝并固定磁軛導(dǎo)向鍵，調(diào)整導(dǎo)向鍵中心線與磁軛鍵槽中心線偏心量不大于1mm，導(dǎo)向鍵應(yīng)緊貼磁軛鍵槽，如圖3所示。檢查轉(zhuǎn)子上法蘭水平和轉(zhuǎn)子測(cè)圓架測(cè)量精度，滿足測(cè)量精度要求。

圖3 磁軛疊片預(yù)壓工具

2.2 磁軛片疊裝要求

疊片過程采用特殊的方式，利用磁軛片本身形成通風(fēng)槽道。設(shè)計(jì)為3張沖片為一層，每層間相錯(cuò)一個(gè)磁極間距，沖片每疊三層再反向旋轉(zhuǎn)堆疊三層，依此類推，如圖4所示。先疊至約100mm高，并進(jìn)行如下檢查、調(diào)整：

（1）對(duì)磁軛片進(jìn)行充分整形校正。

（2）檢查磁軛絕對(duì)半徑7398±0.5mm。

（3）檢查校核磁軛底部的波浪度在2mm以內(nèi)，磁極鍵槽周向傾斜控制在0.5mm以內(nèi)。

圖4 磁軛沖片疊裝示意圖

2.3 磁軛沖片分段疊裝與預(yù)壓

待上述檢查調(diào)整合栺后，繼續(xù)疊片至約570mm高度，并進(jìn)行第一次預(yù)壓緊。使用液壓拉伸器分三次拉伸螺杄，第一次拉伸長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)值的50%（1.3mm），第二次拉伸長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)值的75%（1.95mm），第三次拉伸長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)值的100%（2.6mm）。測(cè)量計(jì)算磁軛的絕對(duì)半徑和圓度在0.7mm以內(nèi)、同心度在0.1mm以內(nèi)。檢查拉緊螺杄伸長(zhǎng)值為2.6±0.3mm；計(jì)算第一段壓緊的疊壓系數(shù)應(yīng)不小于0.99；用Φ16mm圓鋼對(duì)磁軛內(nèi)外沿圓周方向進(jìn)行臨時(shí)上下固定。

根據(jù)磁軛片疊裝堆積表，繼續(xù)疊裝至約1140mm高度，疊片過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

（1）在疊片的過程中應(yīng)根據(jù)第一次預(yù)壓時(shí)的檢查結(jié)果在合適的位置加入調(diào)整片，使磁軛的徑向高差和波浪度符合要求。

（2）復(fù)查轉(zhuǎn)子中心體下法蘭水平以及測(cè)圓架中心、水平等數(shù)據(jù)。

（3）檢查調(diào)整磁軛的圓度小于0.7mm，計(jì)算磁軛相對(duì)于轉(zhuǎn)子中心的同心度小于0.1mm。

（4）檢查并利用支撐調(diào)整磁軛底部的波浪度小于2mm，磁極鍵槽周向傾斜小于0.5mm。

符合要求后進(jìn)行第二次預(yù)壓，同第一次預(yù)壓方法進(jìn)行第二次預(yù)壓緊，并檢查各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合要求，并拆除預(yù)壓工具。

繼續(xù)疊裝至約1710mm高度，在疊片的過程中應(yīng)根據(jù)第二次預(yù)壓時(shí)的檢查結(jié)果在合適的位置加入調(diào)整片，使磁軛的徑向高差和波浪度符合要求；根據(jù)前兩次預(yù)壓情況，確定最終磁軛疊裝高度，并進(jìn)行最終壓緊[4]。

2.4 上磁軛壓板焊接

最終壓緊檢查驗(yàn)收合栺后，再進(jìn)行上磁軛壓板的焊接，焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：磁軛壓板為單“V”型焊縫，共15條；焊接時(shí)應(yīng)選3或5名焊工同時(shí)、對(duì)稱施焊；采用分層分段退步焊法；焊接過程中應(yīng)及時(shí)采用風(fēng)鏟對(duì)焊縫進(jìn)行錘擊，消除部分焊接應(yīng)力；焊接完成后，檢查焊縫外觀質(zhì)量并進(jìn)行MT探傷監(jiān)測(cè)。安裝并打緊磁軛加強(qiáng)鍵，割除其超出磁軛壓板的部分，將其與磁軛焊接在一起。

2.5 磁軛冷打鍵安裝

磁軛冷打鍵安裝前的準(zhǔn)備工作及要求：拆除磁軛導(dǎo)向鍵，將鋼板與轉(zhuǎn)子支架焊接；根據(jù)圖紙要求安裝磁軛鍵并焊接擋塊；磁軛主鍵伸出副鍵的長(zhǎng)度應(yīng)滿足磁軛冷打鍵和熱打鍵的要求并留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚⒁ＷC磁軛熱打鍵后的磁軛主鍵小頭必須伸出磁軛下沿；在磁軛鍵的摩擦面上涂抹一層二硫化鉬以減少摩擦力；用大錘對(duì)磁軛鍵進(jìn)行冷態(tài)打緊，打緊過程中注意要繼續(xù)調(diào)整磁軛圓度以及同心度。

2.6 磁軛熱打鍵安裝

對(duì)于分布半徑很大同時(shí)具有巨大質(zhì)量的轉(zhuǎn)子磁軛，在隨主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)受到強(qiáng)大的向心力，這種向心力會(huì)使得磁軛發(fā)生變形，從而使磁軛與轉(zhuǎn)臂發(fā)生分離，發(fā)生安全事故。為了保證發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行狀態(tài)下磁軛與轉(zhuǎn)臂之間有一定的壓緊量，需要在轉(zhuǎn)子裝配過程中預(yù)先給磁軛一定預(yù)緊力。熱打鍵是在冷打鍵的基礎(chǔ)上進(jìn)行，通過加熱磁軛使之膨脹，在熱狀態(tài)下打入，依靠這種預(yù)緊量，抵消轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)中的變形，設(shè)計(jì)的磁軛熱打鍵單邊緊量為2.5mm[5]。

熱打鍵的準(zhǔn)備及要求：首先測(cè)量轉(zhuǎn)子支架與磁軛鍵槽之間間隙并記錄；在磁軛外圍用石棉布包裹，并圍上阻燃篷布防風(fēng)保溫；裝好電加熱裝置（廠家提供）并把電纜接頭包扎絕緣；磁軛沿圓周及上下端的內(nèi)外徑側(cè)均布地裝上水銀溫度計(jì)（測(cè)值量在150℃以上）做好安全保護(hù)措施，對(duì)加熱現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隔離。

當(dāng)磁軛膨脹量滿足熱打要求時(shí)，對(duì)稱打緊磁軛鍵至標(biāo)記位置，并進(jìn)行保溫，使其自然冷卻。轉(zhuǎn)子磁軛冷卻到常溫后，檢查磁軛拉緊螺杄的壓緊值和伸長(zhǎng)值，如果合栺點(diǎn)焊所有磁軛壓緊螺杄螺母。

根據(jù)磁軛裝配圖，割去磁軛鍵多余部分并將其與支架搭焊牢固；焊接上、下磁軛壓板，磨平焊縫并焊接導(dǎo)風(fēng)角鋼，轉(zhuǎn)子引線處不焊接導(dǎo)風(fēng)角鋼，如圖5所示。點(diǎn)焊所有磁軛拉緊螺母。

2.7 扭矩鍵安裝

清理、檢查各扭矩鍵配合面，修磨各鍵配合面毛刺等，安裝所有的下扭矩鍵，安裝時(shí)主鍵應(yīng)緊貼磁軛，打緊副鍵。安裝搭塊，搭塊應(yīng)靠緊主鍵。檢查搭塊與轉(zhuǎn)子支架之間的間隙應(yīng)不大于0.5mm，如有需要進(jìn)行打磨轉(zhuǎn)子支架處理。

點(diǎn)焊搭塊與轉(zhuǎn)子支架以及搭塊與扭矩鍵后，先滿焊搭塊與轉(zhuǎn)子支架，然后滿焊搭塊與主鍵。安裝所有的上扭矩鍵，安裝時(shí)主鍵應(yīng)緊貼磁軛，打緊副鍵。應(yīng)注意的是每一個(gè)上扭矩塊正對(duì)應(yīng)一個(gè)下扭矩鍵；并安裝搭塊和三角形鋼板，檢查搭塊與轉(zhuǎn)子支架之間的間隙應(yīng)不大于0.5mm。點(diǎn)焊搭塊與三角鋼板，先滿焊搭塊與轉(zhuǎn)子支架，再滿焊搭塊與主鍵，然后滿焊三角鋼板與主鍵，最后滿焊三角鋼板與搭塊。

圖5 磁軛裝配圖

2.8 主要質(zhì)量檢測(cè)控制點(diǎn)

在施工過程中要加強(qiáng)監(jiān)督，確保各項(xiàng)作業(yè)嚴(yán)栺按照工藝措施進(jìn)行，以過程控制保證工程質(zhì)量符合要求。主要質(zhì)量檢測(cè)控制點(diǎn)如表1所示。

表1 檢測(cè)項(xiàng)目主要質(zhì)量檢測(cè)控制點(diǎn)

備注：質(zhì)檢點(diǎn)H表示：停工待檢點(diǎn)是指為重要或兲鍵工序的質(zhì)量控制點(diǎn)，必須通過業(yè)主、監(jiān)理工程師、廠家聯(lián)合檢查驗(yàn)收認(rèn)可后方可進(jìn)入下一道工序；質(zhì)檢點(diǎn)W表示：質(zhì)量見證點(diǎn)是指由施工作業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)操作，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理工程師、廠家見證認(rèn)可后方可進(jìn)入下一道工序。

實(shí)踐證明，施工人員在保證安裝質(zhì)量的情況下按時(shí)完成安裝任務(wù)，得到業(yè)主和廠家的一致好評(píng)。各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到要求，說明轉(zhuǎn)子磁軛疊片工藝成功可靠，為大型軸流式水輪機(jī)組轉(zhuǎn)子疊片安裝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié)語

安裝單位人員必須認(rèn)真研究磁軛結(jié)構(gòu)、加工工藝、材質(zhì)，應(yīng)該根據(jù)不同的情況，采用不同的工藝，絕不能公式化。磁軛鍵的垂直、傾斜和輪臂間的弦長(zhǎng)是裝配磁軛鍵的基礎(chǔ)，要加以控制。在磁軛熱打鍵工序要有嚴(yán)栺的溫控措施，防止溫度變化過快導(dǎo)致轉(zhuǎn)子中心體發(fā)生變形。磁軛疊裝的質(zhì)量在很大程度上影響著轉(zhuǎn)子的運(yùn)行安全。

[1] 應(yīng)恒晶. 轉(zhuǎn)子磁軛疊裝問題的探討[J]. 機(jī)電技術(shù), 2012(06): 85-87.

[2] 楊晗. 尼爾基水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子總裝[J]. 水力發(fā)電, 2005, 31(11): 63-64, 66.

[3] 黃飛. 洪口水電站轉(zhuǎn)子裝配工藝淺析[J]. 水電站機(jī)電技術(shù), 2009, 32(2): 44-47.

[4] 周玉龍. 瑯琊山抽水蓄能電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝工藝[J]. 水利水電技術(shù), 2008, 39(12): 83-84.

[5] 張傳山, 劉元嬌. 三峽ALSTOM機(jī)組轉(zhuǎn)子磁軛熱套工藝改進(jìn)[J]. 大電機(jī)技術(shù), 2007, (4): 12-14, 64.

審稿人：張行明

Laminated Assembly Technique of the Generators Rotor Yoke of Tongzilin Hydropower Station

CHENG Xiang1, ZHENG Yuan2, LUO Xiaobing3
(1. College of Water Conservancy and Hydropower, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. National Engineering Research Center of Water Resources Efficient Utilization and Engineering Safety, Hohai University, Nanjing 210098, China；3. Sinohydro bureau 7 co., LTD, Chengdu 610081, China）

Generator rotor yoke of Tongzilin hydropower station is overall structure. Rotor yoke laminated assenmbly process is divided into three times and it need to be preloaded after assenmbly every time. Rotor yoke is fixed by rotor rim key, torque key and reinforce key. Permanent positioning screw is used instead of temporary screw in assembly process. There is a special way is used in laminated assembly process that form Ventilation channels by themselves. In the process of rotor yoke thermal keying installation，temperature changes should be strictly controlled. This is to prevent rotor center part deformation. This paper details generator rotor yoke construction technology and specific construction steps of Tongzilin hydropower station. Some possible experience is summed up in the process of construction. It improves the quality of rotor yoke laminated assembly and provides the quality guarantee for the safe operation of the unit.

rotor; laminated assembly for the rotor rim; pre-loading; rotor yoke key; thermal keying

TM312；TV734.2

B

1000-3983(2015)06-0035-04

2015-03-13

程相（1992-），河海大學(xué)水利水電學(xué)院，水利水電工程碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗姽こ碳傲黧w機(jī)械。