大型汽輪發電機定子鐵心壓裝工藝的探討

摘 要：作為大型汽輪發電機的主要組成部分定子鐵心所發揮的作用是十分關鍵的，其中一個最重要的作用就是構成固定的定子線圈以及電機磁通回路，而這兩者與電機組運行的穩定性和效率息息相關，所以定子鐵心質量的優劣決定了電機組在運行時的穩定程度以及運行效率。壓裝是定子鐵心的一個重要加工程序，所以在壓裝的過程中要保證定子鐵心的導磁性、強度以及設計精度都達到要求，只有如此才能夠保證汽輪發電機的穩定性與效率。

關鍵詞：汽輪發電機；定子鐵心；壓裝工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.028

定子鐵心在整個汽輪發電機機組中的作用是十分關鍵的，為了使機組整體都能夠正常工作不受貼心影響，所以制定最為合理的方案，對貼心的壓裝過程進行有效控制，保證其每一個環節都能夠滿足疊裝的要求，最終保證在檢測時各項檢測指標都能夠順利通過檢驗。壓裝工藝是定子鐵心的重要加工工藝，如何選擇正確適合的壓裝工藝是每一個機組設計者都必須要重視的。本文針對大型汽輪發電機定子鐵心的壓裝工藝現狀進行簡要介紹，主要介紹其中的主要工序，并且針對其中存在的一些不足提出自己的建議。

1 定子鐵心壓裝過程簡介

定子鐵心的質量優劣與整個汽輪機機組的運行穩定性以及工作效率有關，所以在壓裝過程中應該格外注意壓裝工藝的選擇與操作，一保證定子鐵心質量達標。首先要提及的就是定子鐵心的質量評價方式，即要求剛度與震動性達到要求，導磁性能優良，損耗越低越好，在疊加之后槽型的尺寸與鐵心的內徑要達到設計精度的要求，由于機組在工作時會產生大量的熱量，所以還要保證鐵心的結構與布置的通風效果要良好。本文將涉及到內外壓裝工藝，使用這倆種工藝相互結合共同提高產品的生產質量，從而盡可能的解決大型汽輪發電機定子出現的一系列問題，同時做到提高機組工作穩定性和工作效率。

2 大型汽輪發電機定子鐵心壓裝步驟

2.1 定子鐵心內壓裝工藝

無論是哪一種壓裝工藝首先要進行的就是壓力值的計算，在計算時要嚴格根據零件的材料與配合的尺寸進行壓入力的計算，根據力學定理以及實際工作經驗總結的壓入力的計算公式為：F=PfmaxπdfLfμ，公式的字母分別定義為：df：結合直徑、μ：結合表面摩擦系數、Pfamx：結合表面承受的單位最大壓力、Lf：結合長度。通過公式計算出壓入力之后，壓力就等于壓入力的3-3.5倍即為最佳。另外，由于內壓裝工藝工序的特殊性，即是在疊片之中進行疊片操作的，所以會由于內部空間的狹小而受到一定程度的限制，為了解決這一問題，我們通常會在拉桿的凹頸處裝兩個半圓形狀的壓片以緩解。當汽輪機工作時，拉桿對壓片會產生一個向下驅動的力，從而使壓片向下驅動，之后壓片壓在壓圈上面，從而完成整個壓裝工作。

2.2 定子鐵心外壓裝工藝

在進行壓裝之前與內壓裝工藝一樣，都是計算壓力，之后與內壓裝工藝最大的區別就是外壓裝工藝利用機座、鐵心的分段加工的方式，定子鐵心的生產分為多個流程，即：疊片、壓裝、嵌放繞組等，這些生產流程結束之后就是利用絕緣技術對其進行絕緣處理，處理完之后將其壓入機座之中，從而裝配成定子。針對上述過程，我們將其分為以下部分分別說明定子外鐵心壓裝工藝的流程。首先，選擇適合的壓裝方法，在選擇壓裝方法時要根據汽輪發電機的特點進行選擇，由于大型汽輪發電機的鐵心功率都比較大，并且內徑和外徑的尺寸一般也都較大，通過經驗總結，所以更建議工作人員在定位鐵心時選擇內徑定位，并且要疊裝沖片，這道工序的進行具有一定的難度，可以將疊壓和車銷兩種技術結合使用進而輔助生產程序順利進行。其次，工裝的設計，在設計工裝時要同時考慮疊片與壓合同時滿足要求，另外在此基礎上還要選擇更加適合車銷加工的方案。通常工裝結構由定位件和壓合件組成心軸和底座是定位件的重要組成部分，墊圈和壓鐵是壓合件的組成部分。工裝分為疊片工作和壓合工作，在進行疊片工作時如何定位內徑是重要的內容，一般都是使用零件的心軸定位的，此外為了保證質量還要用槽樣棒修正槽形；在進行壓合工序時應該分別讓兩個墊圈都置于齒壓板齒部的位置，另外還要保證齒壓板與下面的縫隙足夠小，一般控制在2毫米左右，墊鐵與上面的間隙也是如此。要先將壓裝件以及定位件拆除之后才能實行鐵心的安裝與焊接，只留下心軸就可以，在定位之后再車削出外徑。最后，壓裝工藝的要求，定子鐵心在工作時要同時承受熱力因素以及電磁力因素等多方面的影響因素，所以其質量的好壞是保證其工作質量以及工作壽命的重要內容。定子鐵心的好壞與沖片質量、絕緣處理情況以及壓裝工藝都息息相關。在鐵心完成壓裝工序之后要做到其承受的壓力是均勻分布的、槽型與內徑等要與圖紙的設計要求相一致、此外還要做到鐵心的重量與圖紙一致，最后一點就是損耗要盡可能的小。

在上述工序都做完之后要進行質量的檢查，質量檢查分為緊度檢查和鐵耗實驗兩種，在設計鐵耗時允許值應該控制在1/3-6/5之間。

3 定子鐵心壓裝工藝展望

經過上述定子鐵心內壓裝工藝與外壓裝工藝的介紹，我們可以知道外壓裝工藝可以更好的保障各個環節的疊裝要求，因此可以預測出外壓裝工藝將成為一種必然的趨勢。外壓裝工藝有效解決一直存在的加工和鐵心壓裝以及定子機座焊接在生產周期上存在的矛盾，這樣一來就可以使鐵心壓裝工作和定子機座共同作業，并且互不影響，這種方案從方案上分析也很大程度的節約了產品的生產成本。通過對定子鐵心內壓裝技術與外壓裝技術的分析，我們更加應該看到產品設計的新趨勢正向著外壓裝技術趨近，而產品最終的發展形勢也會逐漸走向市場化和國際化。

4 結語

就當前發展情況而言，大型汽輪發電機的定子鐵心壓裝工藝主要可以分為兩個大的方向，即內向鐵心壓裝工藝和外向鐵心壓裝工藝，這兩種方案是當前定子鐵心壓裝工藝的主要發展趨勢。因為上述提及的壓裝工藝可以提高生產效率并且使汽輪發電機工作穩定性得到大幅度提高，所以這種壓裝工藝具有更好的發展前景。此外，為了提高定子鐵心的質量，我們在平時也要時刻積累經驗，不斷改進定子鐵心的壓裝工藝，以達到最好的工作效果。

參考文獻：

[1]陳晶.高效高壓異步電動機鐵心損耗和附加損耗的分析計算[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2010.

[2]聞邦樁，劉觀，張純宇.機械振動學[M].北京：冶金工業出版社，2010.

作者簡歷：溫海明（1981-），中級工程師，從事汽輪發電機工藝。