三峽右岸發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁軛安裝工藝

吳朝霞

（哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司,黑龍江 哈爾賓 150040）

三峽工程右岸裝機共12臺,單機容量為700 MW。其中4臺由哈爾濱電機廠生產(chǎn)制造并指導(dǎo)安裝,是哈爾濱電機廠首次獨立設(shè)計研發(fā)的我國目前單機容量最大的巨型空冷發(fā)電機組。

發(fā)電機轉(zhuǎn)子是機組重要核心部件之一,由中心體、圓盤支架、磁軛、磁極等部件組裝而成。中心體通過立筋與圓盤支架（16瓣斜支臂結(jié)構(gòu)）組焊成整體,支架半徑為R8 305±5 mm,磁軛由3萬多張重量24.3 kg的鐵片疊裝而成,高度為3 420 ±5mm,半徑為R9 044.7±1mm,熱套后半徑為R9 046.2±1 mm,總重量975 t;磁極總數(shù)為80個,單個磁極重5 t,掛裝后半徑R為9 353.5±1 mm,直徑為18 707mm,總重量1 780 t。組裝后發(fā)電機轉(zhuǎn)子是機組單件最重的部件。

1 圓盤支架與鍵槽板的結(jié)構(gòu)特點

圖1 轉(zhuǎn)子支架結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 斜圓盤支架支臂結(jié)構(gòu)特點

圓盤支架通過32個斜立筋與中心體焊接成整體（見圖1）,磁軛在熱膨脹、離心力下斜立筋有良好的回彈性,可以維持定子與轉(zhuǎn)子的同心度。斜支臂充當(dāng)大的風(fēng)扇葉,使通風(fēng)效率更高,定子和轉(zhuǎn)子的冷卻效果更為優(yōu)良。

磁軛熱套時斜支臂能產(chǎn)生變形,使得磁軛熱套的過盈量增加。轉(zhuǎn)子熱套時過盈量設(shè)計為5 mm,熱套后磁軛半徑增加2 mm。因為當(dāng)磁軛熱套在轉(zhuǎn)子支架上時,熱縮應(yīng)力使支架支臂的斜元件回縮,防止了在中心體上產(chǎn)生徑向作用和變形力（另外3 mm過盈量被斜支臂的變形抵消）。大的過盈量要求更高的溫升,使得加溫困難。

同時,磁軛熱套時斜支臂也大大減小了磁軛收縮作用在中心體上的力,中心體法蘭面變形較小。

1.2 鍵槽板結(jié)構(gòu)特點

圖2 鍵槽板焊接圖

鍵槽板結(jié)構(gòu)（見圖2）是哈爾濱電機廠學(xué)習(xí)ALSTOM機組在轉(zhuǎn)子上采用的一種新型結(jié)構(gòu)。它克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子支架現(xiàn)場組焊對轉(zhuǎn)子支架外形尺寸要求高、立筋墊板現(xiàn)場立銑施工難度大、工期長等缺點。鍵槽板結(jié)構(gòu)可以使現(xiàn)場組焊后的轉(zhuǎn)子支架外徑控制在R±10 mm范圍內(nèi)?，F(xiàn)場轉(zhuǎn)子支架施焊除嚴(yán)格控制焊縫本身的焊接質(zhì)量、腹板的彎曲變形及上下法蘭的水平以外,放寬了對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子支架現(xiàn)場組焊要求非常嚴(yán)格的半徑、弦長的控制。因為在下道工序的鍵槽板調(diào)整中可以非常方便、嚴(yán)格地保證磁軛疊片所需的尺寸要求。但在磁軛疊裝完成后熱套前,有一道鍵槽板與轉(zhuǎn)子支架腹板k形坡口焊接工序,質(zhì)量要求非常高,施工、焊接空間狹小,焊接強度大、溫度高,需要采取有效措施控制鍵槽板焊接變形。

2 磁軛安裝工藝過程

2.1 磁軛鐵片的清掃

用銼刀及砂紙除去鐵片四周及螺栓孔周圍的毛刺。鐵片應(yīng)當(dāng)表面平整、清潔。以0.40 kg重量分組,分別裝箱,注明張數(shù)與重量等級。沖片的正面統(tǒng)一朝上,做好鐵片清掃記錄（通風(fēng)槽片的清掃應(yīng)注意有無變形,襯口環(huán)的高度是否符合設(shè)計尺寸）。檢查導(dǎo)風(fēng)帶、襯口環(huán)與沖片是否貼合緊密并點焊牢固。

2.2 測圓架安裝

調(diào)整中心體上法蘭水平在0.02mm/m范圍內(nèi)。將測圓架中心柱吊入轉(zhuǎn)子中心體,用螺栓與中心體上下法蘭連接,以法蘭面止口為基準(zhǔn),調(diào)整中心柱垂直度、中心。

2.3 鍵槽板安裝

2.3.1 鍵槽板預(yù)裝

a.檢查帶孔的3mm中間墊片,對其進行清掃、去毛刺。

b.在每根磁軛大鍵和鍵槽板之間加1張3 mm厚的中間墊片,用M 16的螺栓將磁軛大鍵、墊片、鍵槽板組合成一個整體。螺栓可隨疊片高度的增加逐步拆除。

c.將鍵槽板掛裝到轉(zhuǎn)子支架上,調(diào)整其徑向、切向垂直度、高程、弦距到設(shè)計范圍內(nèi)。

d.調(diào)整完畢后,測量鍵槽板半徑,計算其與設(shè)計值的差值,并考慮保證焊接時的預(yù)留間隙為3～5mm,計算加工量。

e.在鍵槽板上打上數(shù)字鋼號,其編號應(yīng)與轉(zhuǎn)子支立筋板編號相對應(yīng),標(biāo)記應(yīng)清晰可見。

f.預(yù)裝完畢,拆除鍵槽板,將需要加工放入鍵槽板裝箱準(zhǔn)備進行加工。裝箱擺放時應(yīng)小心,以免精加工面損傷。

2.3.2 鍵槽板加工余量計算

圖3 鍵槽板安裝結(jié)構(gòu)示意圖

鍵槽板的安裝與調(diào)整根據(jù)組焊后轉(zhuǎn)子支架1～ 32號腹板的實測外徑,精確計算出對應(yīng)的鍵槽板的機加工余量（一般為5～18 mm）來加工鍵槽板。鍵槽板等附件與磁軛、腹板的配合關(guān)系如圖3所示。計算確認(rèn)鍵槽板加工余量。

2.3.3 鍵槽板的正式安裝

a.安裝已經(jīng)加工好的鍵槽板。清理3mm墊片、主鍵,并在水平狀態(tài)下,測量鍵槽板槽寬、槽深,做好記錄。按照鍵槽板編號配鍵,涂上潤滑脂。

b.用螺栓將調(diào)整墊片與主鍵、鍵槽板連成整體。

c.吊起鍵槽板,用臨時支撐固定在支架上,調(diào)整各項尺寸符合圖紙要求。

d.掛裝其他鍵槽板,32根鍵槽板弦距均分。

2.4 下磁軛壓板的安裝

2.4.1 設(shè)備準(zhǔn)備與尺寸檢查

全面清理磁軛壓板并過秤,以便疊片時按照質(zhì)量對稱布置,按圖紙檢查螺孔位置及尺寸。

2.4.2 下壓板的初步安裝a.將2個支墩擺放到下壓板外圓的位置上。b.下壓板共32塊,2種型號各16塊,安裝時應(yīng)交替擺放。

c.以+Y方向為基準(zhǔn)擺放下壓板。將下壓板按編號吊到臨時支撐上。下壓板內(nèi)測支撐在高程已經(jīng)調(diào)整好的鍵槽板底部掛鉤上,外側(cè)支撐在2個螺旋千斤頂臨時支撐上。

d.初步調(diào)整下壓板水平。

2.4.3 下壓板的安裝、調(diào)整

將疊片銷插入下壓板孔中,按圖紙要求將磁軛沖片疊5層左右,軛高為50～60mm,形成磁軛的基礎(chǔ)部分?；A(chǔ)部分的調(diào)整應(yīng)達到工藝要求,特別注意檢查鍵槽板掛鉤與下壓板應(yīng)沒有間隙。

2.4.4 磁軛基礎(chǔ)的正式形成

在磁軛基礎(chǔ)各個指標(biāo)通過驗收后,保留下壓板調(diào)整時所疊裝的磁軛沖片,繼續(xù)疊片約120 mm高,形成磁軛基礎(chǔ)。檢查有無錯誤,調(diào)整每塊磁軛沖片上的疊片銷,使每張磁軛沖片上有4個長疊片銷和4個短疊片銷。利用已準(zhǔn)備好的木方將疊片銷頂住使其露出磁軛沖片200mm左右。檢查磁軛大鍵與磁軛應(yīng)沒有徑向間隙,插入磁軛副鍵,用C型卡固定在適當(dāng)?shù)母叨?并保證沒有切向間隙,復(fù)測磁軛大鍵徑向、切向垂直度。

2.5 磁軛疊裝

2.5.1 疊片方法（見圖4）

a.疊片過程中沖片的正面應(yīng)統(tǒng)一向上,并按圖紙疊裝。

b.鐵片疊裝時,如果鐵片與疊片銷的摩擦力過大,鐵片無法順利落下,可用塑料錘、橡皮錘或其它非金屬鐵錘進行敲擊,將鐵片擊落與已疊鐵片壓緊,但不能使用金屬材質(zhì)的錘子進行敲擊。

c.疊片時,應(yīng)重新將要疊的鐵片擦干凈,以保證鐵片的清潔度。

d.安排專人對疊片進行整形,用塑料錘或木錘沿徑向敲擊沖片（緊靠主鍵無間隙）。巡視檢查有無疊片錯誤。

e.疊裝過程中應(yīng)及時加入通風(fēng)槽片。

f.每次添加的通風(fēng)槽片其導(dǎo)風(fēng)帶方向與通風(fēng)溝方向應(yīng)一致。

g.每次疊加通風(fēng)槽片后進行磁軛圓度測量,每次在圓周上測量32點（每個立筋處測量1點,垂直方向測量3點）。達到上述要求后繼續(xù)疊片。

圖4 磁軛疊裝示意圖

2.5.2 特殊片的疊裝

圖5 通風(fēng)槽疊裝示意圖

a.當(dāng)疊片至1 700 mm高度時疊裝特殊片。特殊片疊裝（見圖5）后可以形成留有18 mm高間隙的通風(fēng)槽,用于安裝固定磁極撐塊的螺桿。

b.此處疊片共6層,每層80張。按照磁極位置定位,2張相鄰的特殊片接縫應(yīng)處在非磁極掛裝位置的鴿尾槽內(nèi)。

c.鐵片疊裝時如果鐵片與疊片銷的摩擦力過大,鐵片無法順利落下,可用塑料錘、橡皮錘或其它非金屬鐵錘進行敲擊,將鐵片擊落與已疊鐵片壓緊,但不能用金屬材質(zhì)的錘子進行敲擊。

d.疊片時應(yīng)重新將要疊的鐵片擦干凈,保證鐵片的清潔度。

安排專人對疊片進行整形。整形選用塑料錘或木錘沿徑向敲擊沖片（緊靠主鍵無間隙）。巡視檢查有無疊片錯誤。

2.5.3 補償片的疊裝

a.對不同規(guī)格的補償片（見圖6）疊裝按不同種類進行分類,去除毛刺、卷邊。

b.在磁軛疊裝的一定高度增加補償片（徑向、內(nèi)、外）。具體補償方式可根據(jù)分段壓緊后實測高度進行計算。

c.添加補償片時,注意補償片的型號,不要擺放到錯誤的位置

d.補償片應(yīng)及時整形,邊角不能突出于磁軛的外端,不可變形。

e.螺孔位置的整形應(yīng)整齊,以防在后繼施工中造成螺桿穿入困難。

圖6 補償片

f.疊裝補償片時要與壓緊螺栓孔的位置、磁軛沖片外沿對齊。不能超出磁軛形成高點。

2.5.4 磁軛壓緊過程

磁軛（見圖7）分6次壓緊,壓緊高度分別為600 mm、1 200 mm、1 800 mm、2 400 mm、3 000 mm、3 420 mm（包括上、下壓板厚度60 mm）。

2.5.5 磁軛壓緊步驟

a.安放上壓板。

b.檢查每次壓緊前的磁軛圓度、垂直度、半徑（64組/圈,每組上、中、下3點）、高度（96組/圈,每組內(nèi)、中、外3點）,如果半徑,圓度超差應(yīng)先進行整形。

圖7 磁軛預(yù)壓示意圖

c.穿入工具、永久螺桿和套管。

d.用4臺或8臺風(fēng)動扳手,按對稱、均布、同步緊固,徑向按中、內(nèi)、外圈順序壓緊。

e.檢查壓緊后磁軛高度、圓度,確定下次補償片的添加方案。

f.拆除螺桿、套管及上壓板。

g.繼續(xù)疊片。

2.6 永久螺桿的安裝

安裝前應(yīng)檢查螺桿絲扣有無損傷,按不同規(guī)格進行清掃、分類。

用預(yù)壓螺桿壓緊磁軛,測量磁軛圓度、垂直度、半徑、高度,各部均達到設(shè)計要求后進行更換螺桿。更換螺桿時應(yīng)根據(jù)預(yù)壓螺桿把緊力矩折算成永久螺桿拉伸力,再更換永久螺母進行最終壓緊。

3 結(jié)束語

三峽右岸磁軛疊裝新工藝經(jīng)實踐證明是成功的,首臺機安裝周期較左岸提前了1個多月,而且驗收各項指標(biāo)均達到優(yōu)良水平。