沐若水電站超高轉子組裝工藝分析

李 季 關 威

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 概述

沐若水電站地處馬來西亞東馬的沙撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上。馬來西亞沐若電站為引水式廠房，由兩條引水隧洞經岔管分別向4 臺機組供水；機組單機容量為236 MW，總裝機容量944 MW，機組額定轉速為300 rpm。水輪機為混流式，額定水頭300.0 m，飛逸轉速485 rpm，轉輪直徑3 950 mm。發電機為懸吊型，額定電壓15.75 kV，由哈爾濱電機責任有限公司制造供貨。

發電機轉子由轉子中心體支架、磁軛和磁極等部件組成。轉子支架整體到貨，支架布置有10個立筋，凈重131 414 kg；轉子磁軛單片厚3 mm，磁軛高度3 430 mm，每層磁軛疊片計劃15 張，磁軛裝配凈重為281 723 kg；轉子磁極20個，單個磁極重7 420kg，磁極為三“T”尾結構，磁極掛裝前需校核重量并通過耐壓試驗。發電機轉子組裝后半徑（磁極外圓）3 198 mm，總重563 927.6 kg。

2 主要參數

（1）轉子立筋外圓半徑R=2 001 mm。

（2）轉子磁軛外圓半徑R=2 766±0.5 mm。

（3）轉子磁極外圓半徑R=3 198±0.5 mm。

（4）轉子支架水平0.03 mm/m。

（5）轉子、定子空氣間隙δ=42 mm。

（6）磁軛疊片總高3 430±2 mm。

（7）轉子磁軛外圓，各半徑與設計半徑的偏差不超過設計空氣間隙的±3.5%。

（8）磁極掛裝后其外圓半徑與設計半徑的偏差不超過設計空氣間隙的±4%。

3 轉子組裝工藝流程

工藝流程見圖1。

3.1 施工準備

（1）清理轉子組裝坑內雜物，預埋轉子組裝用基礎板；

（2）將支墩吊裝就位，并在支墩表面分別對應配置楔子板組，采用電子水準儀和千分尺調整楔子板頂部平面度，平面度控制在0.3 mm以內。

（3）清理轉子支架立筋鍵槽毛刺、油漆及鐵銹。

圖1 轉子組裝流程圖

（4）在車間對轉子磁軛沖片進行清理，去除磁軛沖片上的銹蝕、毛刺、油污等。檢查磁軛沖片平整情況，發現變形磁軛沖片應進行校正。

（5）對每箱磁軛沖片抽查10 張，進行稱重及厚度測量，并進行分類、標示，按照廠家提供的磁軛裝配圖編制疊片配重圖。

（6）清洗磁軛鍵、副鍵，去除毛刺，配對后，對磁軛鍵進行研配校直。

3.2 設備驗收

設備到貨檢查驗收，按交貨明細表上的數量以及圖紙表明的數量和尺寸核對到貨設備、工器具。設備應按照制造廠說明書的要求進行保存。

3.3 中心體清掃、調整和測圓架安裝

（1）轉子支架運達安裝間后，拆除大軸包裝并認真的清理，用汽油、煤油和銅絲刷等清掃立筋和大軸上的防護漆、污垢和銹蝕。用銼刀、油石修去表面高點和毛刺。測量主要尺寸并作詳細記錄。

（2）將轉子中心吊裝到轉子組裝工位。采用框式水準儀檢查大軸下法蘭面水平度，若水平偏差大于0.02 mm/m，采用50 t 千斤頂調整對應轉子支架支臂，直到大軸下法蘭面水平滿足要求，打緊支墩楔子板和轉子支架下法蘭部位的楔子板，去除支撐千斤頂，再次檢查大軸下法蘭面水平度。

（3）安裝轉子測圓架，調整測圓架中心、垂直度，使其測量偏差不大于0.02 mm；測圓架安裝按廠家圖紙進行，測圓架每天使用前需檢查其測量精度

3.4 磁軛疊裝

（1）按要求安裝磁軛下壓板，沿轉子磁軛下壓板圓周均勻布置磁軛支墩，調整磁軛支墩高程，將下壓板吊裝到磁軛支墩上，調整第一塊下壓板，水平采用電子水準儀測量，采用測圓架調整下壓板外圓圓度，下壓板徑向水平不大于0.5 mm，周向水平不大于1 mm，外圓半徑不大于0.5 mm。其它下壓板依次調整。

（2）下壓板安裝調整完成后，疊裝一層磁軛沖片，檢查下壓板螺孔位置，符合要求后，將下壓板與立筋點焊一體，壓板合縫位置采用鋼筋搭焊固定。

（3）調整固定磁軛凸鍵，凸鍵在外徑R2001 mm圓周上10 等分安裝。

（4）在下壓板上安裝定位銷，準備疊片。

（5）起始段第一層轉子疊片起始位置為+Y 方位對應鐵片上右側第2個磁極掛裝中心位置，順時針方向疊片，每3 層開始錯位，錯位量為一個磁極位，第15 層疊裝完成后，第16 層開始逆時鐘疊裝，第28層開始順時針疊裝，第40 層開始逆時鐘疊裝，如此每隔12 層進行反方向疊裝。

（6）疊片時利用磁軛鍵與長短定位銷定位，每張沖片安裝2 長2 短定位銷，隨著沖片堆積增高，長銷不動，短銷向上串動，邊疊片邊用T 尾工具整形，疊片時沖片剪口方保持一致。

（7）每疊裝完成一段，用測圓架測量磁軛外圓尺寸（R2 766 mm）、磁軛圓度、垂直度，測量調整磁軛下壓板水平。

（8）沖片疊裝到600 mm，1 200 mm，1 800 mm，2 400 mm，3 000 mm，3 390 mm 時各壓緊一次，共預壓緊6 次，預壓采用風動扳手由中向分別向內圈、外圈對稱壓緊；然后檢查磁軛外徑，波浪度，中圈、內圈、外圈鐵芯厚度，若厚度與波浪度超出設計值，應進行相應的加減補償片。每次壓緊后測量立筋槽底與凸鍵間隙值并做記錄。

（9）通風槽片的疊裝位置設在第182 層，第299 層，第415 層，第532 層，第649 層，第765 層，第882 層。

（10）磁軛第6 次預壓緊前，安裝磁軛壓板，再進行預壓緊工作，壓緊完成后，測量磁軛圓度、垂直度、鐵芯厚度、波浪度等，各檢測數據符合設計要求后，拆除預壓工具，更換安裝壓緊螺桿，螺桿更換順序是先由內向外依次對稱更換。在更換螺桿時，若發生螺桿無法穿過的情況，可以采用廠家供貨的磁軛圓拉刀銑鐵芯螺孔。螺桿更換完成后進行磁軛最后壓緊。

（11）螺桿最終壓緊采用廠家提供的拉伸器對稱拉緊，順序是按照對稱拉緊中、內、外圈。螺桿的拉伸量為（5.2～5.8）mm。拉緊預緊力為（430～480）kN。驗收時抽查10%螺桿的緊固情況，若出現未緊固情況，則加大拉伸器壓力再次對稱緊固螺桿，直到全部螺桿完全緊固。

3.5 轉子軛鍵加墊（熱打鍵）

（1）轉子磁軛熱打鍵單邊緊量為1.37 mm，經計算得轉子磁軛與支架加溫溫差為62.7℃，轉子加溫功率約350 kW，加溫時間約10 h。

（2）根據壓緊后現場測量的立筋槽底與凸鍵間隙值，凸鍵與鐵芯鍵槽槽底間及磁軛熱打鍵單邊緊量的要求，同時兼顧磁軛外圓尺寸，取頂、中、底部間隙測量平均值，計算出對應每個凸鍵的墊片厚度，按照對應墊片厚度，準備對應厚度的墊片。

（3）拆除磁軛支墩，在轉子底部布置加熱片，采用石棉墊和防火布整體覆蓋轉子磁軛鐵芯，給加溫板通電，將鐵芯溫度均勻加到規定溫度，每隔30 min測量一次鐵芯溫度，同步檢查加墊位置間隙脹情況，若發現支臂溫度與鐵芯溫度偏差不大的情況下，需要采取措施對支臂進行降溫處理（水冷或風冷），直到立筋槽底與磁軛鍵間隙大于對應墊片厚度1 mm時為止。

（4）吊出磁軛凸鍵，將對應墊片點焊到凸鍵下端，隨凸鍵一起裝入立筋鍵槽與磁軛鐵芯鍵槽之間。磁軛凸鍵、磁軛副鍵安裝時涂二硫化鉬潤滑劑。

（5）打緊磁軛副鍵，加墊完成，將溫度緩慢降低至室溫，磁軛冷卻后，測量磁軛圓度，半徑、垂直度、高度尺寸，下壓板的水平。

（6）焊接磁軛上下壓板，割除搭筋并打磨光滑。按照圖紙要求焊接拉緊螺桿與螺母，螺母與壓板。按照圖紙要求割除副鍵突出主立筋部分，按照圖紙要求焊接卡鍵，裝焊護板。

（7）將轉子磁軛鐵芯清理干凈。

3.6 制動環安裝

轉子制動環安裝，按照機組轉動方向，制動塊摩擦面后塊不得高于前塊，整體波浪度不大于1.5 mm。制動板上平面與調整墊圈接觸部位涂抹潤滑劑。制動環工作面采用刀口尺檢查并去除高點毛刺。磁軛拉緊螺桿下端不能露出制動環下工作面。

3.7 磁極掛裝

（1）為了保證轉子組裝工作順利進行，磁極檢查工作可提前在設備庫進行，檢查磁極絕緣電阻，找好磁極中心并打上標記，檢查磁極重量標識，并作好磁極重量記錄，為磁極配重掛裝提供數據依據。磁極掛裝前應清掃干凈，每個磁極的絕緣電阻不得小于5 MΩ。

（2）磁極掛裝時除了有引出線的首尾兩個磁極鍵必須按圖紙引出線的位置進行掛裝外，其余各磁極必須按照配重表進行對稱掛裝，對稱方向不平衡重量不超過5 kg，配重時應計入引線及附件重量。

（3）吊裝磁極前，先將楔鍵放入磁軛相應的T尾槽內，用鋼板墊板調整轉子外徑，用墊板塞緊磁極與磁軛之間的間隙，塞墊片時使用二硫化鉬潤滑劑。

（4）在鴿尾槽底部放支墩和千斤頂，以便調整固定磁極中心高程。

（5）使用專用的吊裝工具進行磁極的掛裝。

（6）待全部磁極掛完后，用測圓架和電子水準儀復查每個磁極中心，以及上中下圓度半徑，其高程誤差不大于±2 mm，圓度相對誤差不大于設計空氣間隙的±4%，通過調整磁極底部千斤頂、磁極鍵使磁極的各安裝尺寸偏差滿足設計要求。磁極安裝、調整完成，數據檢查合格后，打緊楔鍵，按照圖紙將墊板與磁軛點焊，將定位螺栓與磁軛下壓板焊牢。

（7）磁極安裝調整過程中，在允許偏差范圍內，宜控制轉子外徑尺寸為負偏差。

3.8 磁極接頭連接

以轉子磁極上阻尼環孔為樣板，在磁極接頭連接片上劃出孔的位置，用磁力鉆在磁極接頭連接片上鉆孔；接觸面必須處理平滑，并立刻用無酸凡士林涂接觸面；安裝磁極接頭連接片，注意安裝時將連接螺栓鎖定片鎖牢；接頭絕緣包扎應符合設計要求，接頭與接地導體之間應有不小于10 mm 的安全距離。所有螺栓連接接頭接觸應緊密，用0.05 mm 塞尺檢查，塞入深度不應超過5 mm。

3.9 轉子擋風板安裝、耐壓試驗

（1）按照圖紙要求安裝轉子擋風板，所有螺栓用鎖固膠固定，焊縫做100%外觀檢測，轉子擋風板部件待機組過速試驗完成后再進行安裝。

（2）將磁軛以及支架和大軸進行徹底清掃、檢查。

（3）轉子絕緣耐壓試驗按設備廠家的發電機安裝說明書要求進行，轉子額定勵磁電壓為313.6 V。

3.10 轉子清掃、檢查、試驗、噴漆

轉子全面清掃、檢查；做絕緣檢查、做交流耐壓試驗；對轉子進行全面噴漆。

4 結語

沐若電站水輪發電機額定轉速達到300 rpm，轉子高度達到3 430 mm。為了能夠高質量地完成好轉子的組裝，我們特制定了超高轉子組裝工藝和質量控制措施、標準，沐若電站4 臺機組轉子現已順利組裝完成，其質量完全滿足設計及相關標準要求，證明我們制定的組裝工藝和質量控制措施是可行性，為以后高水頭、高轉速、高轉子水輪發電機轉子的組裝提供了經驗。