梧州市旺村水電站轉(zhuǎn)子的組裝及效果

【摘要】在水電站機(jī)組安裝工作中，轉(zhuǎn)子組裝時(shí)重要的環(huán)節(jié)，可以說(shuō)關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定和安全。在轉(zhuǎn)子的安裝過(guò)程中，受到各個(gè)方面的影響，并且其施工工藝要求嚴(yán)格，施工難度大，因而必須采取有效的施工工藝，加強(qiáng)施工規(guī)范，以保證轉(zhuǎn)子安裝質(zhì)量。本文主要根據(jù)實(shí)例闡述了水電站轉(zhuǎn)子組裝工藝要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】水電站；轉(zhuǎn)子；組裝；質(zhì)量

1.工程概況

梧州市旺村水電站設(shè)計(jì)總裝機(jī)規(guī)模為69MW，安裝3臺(tái)單機(jī)容量23W燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組。轉(zhuǎn)子的主要構(gòu)成部分有磁極、轉(zhuǎn)子引線、轉(zhuǎn)子支架、磁軛等，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行磁軛疊片、組焊支架、磁極掛裝。轉(zhuǎn)子有1123mm高，其外徑大約是4.5米；含56個(gè)磁極；轉(zhuǎn)子總重為98噸。

1.1 轉(zhuǎn)子支架

支架的構(gòu)成要素有4個(gè)扇形體與1個(gè)中心體，選取特殊工藝在工地實(shí)施阻焊。

1.2 磁軛

磁軛的成因是厚度達(dá)3毫米的高強(qiáng)度磁軛鋼板（WDER550）沖制疊壓的，每一片都有三個(gè)極距，整圓是依靠十六片構(gòu)成的。磁軛內(nèi)部設(shè)置了大量通風(fēng)溝，這使其能夠聯(lián)合轉(zhuǎn)子以充當(dāng)徑向通風(fēng)回路。沖片上端與下端都有上壓板及下壓板存在，而在下壓板下方則安置了二十四塊制動(dòng)環(huán)，從而方便拆卸。為了傳遞切向扭矩，磁軛選取浮動(dòng)式磁軛，內(nèi)圓的連接則是依靠轉(zhuǎn)子支架及十六對(duì)切向鍵。

1.3 磁極

磁極的主要構(gòu)成要素有磁極線圈、磁極鐵芯、阻尼繞組等，其中磁極線圈采用的是銅排焊接的方式整體熱壓而成的，線圈只有二十四匝是有效的，匝與匝之間選取Nomax絕緣紙絕緣，以柔性連接線圈，從而給拆卸及分接減小難度，同時(shí)還能避免由于熱位與振動(dòng)而產(chǎn)生不良問(wèn)題；磁極鐵芯則是依靠厚度為2毫米的磁極銅板（WDEF235）疊壓而產(chǎn)生的，它是將磁軛和鴿尾連接，并以磁極鍵楔緊的；而阻尼繞組則涵蓋了橫向阻尼條與縱向阻尼條兩種，在二者間是以防松動(dòng)柔性法進(jìn)行連接的，從而能夠在避免出現(xiàn)由于熱位及振動(dòng)引發(fā)問(wèn)題的情況的同時(shí)方便拆卸與分接。

2.轉(zhuǎn)子組裝施工工藝要點(diǎn)

2.1 轉(zhuǎn)子支架焊接

2.1.1 焊接前的準(zhǔn)備工作

焊接轉(zhuǎn)子支架的焊工一定要拿相關(guān)部門出臺(tái)的焊工合格證，從形式上看施焊項(xiàng)目和合格項(xiàng)目是一樣的。在焊接之前應(yīng)打磨干凈坡口兩旁2cm區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)子支架，直到有金屬光澤露出為止。同時(shí)，要把風(fēng)鏟、汽泵、電焊機(jī)、氣刨、焊條烘干箱等設(shè)備準(zhǔn)備好，依據(jù)焊條說(shuō)明書(shū)烘干焊條，以便于隨時(shí)拿取。為了對(duì)焊接變形進(jìn)行控制，應(yīng)在與焊接兩端相距5cm的位置添設(shè)20×160×160工藝接板十六塊，同時(shí)在對(duì)上下扇形板進(jìn)行焊接的過(guò)程中應(yīng)把鋼管支撐到上下扇形板間，詳細(xì)的位置則應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)確定。

2.1.2 焊接秩序

先焊接扇形體和中心體主縫，然后再對(duì)扇形體連接焊縫進(jìn)行焊接，待疊片完成之后，焊接大立筋和扇形體焊縫。

2.1.3 焊接工藝

轉(zhuǎn)子支架焊接選取手工電弧焊，焊條是規(guī)格為φ3.2、φ2.5、φ4的J506（E5016）。在焊接扇形體與中心體立縫的時(shí)候應(yīng)多道多層、自下至上、對(duì)稱退步分段進(jìn)行焊接，每一層接頭錯(cuò)開(kāi)5cm，每一個(gè)分段大概有20至30cm長(zhǎng)。在對(duì)上下扇形體焊縫進(jìn)行焊接的過(guò)程中，要選取分段退步焊法，讓四個(gè)焊接工人一起實(shí)施退步焊，分段長(zhǎng)同上。圖1為施焊方向。

焊接過(guò)程中，當(dāng)單邊坡口焊接到深度值的一半的時(shí)候，應(yīng)清根背面并打磨檢查，等到確定好不存在不足之處的時(shí)候才可進(jìn)行焊接。然而焊接過(guò)程中要實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接情況，若覺(jué)察到變形，必須馬上調(diào)節(jié)焊接秩序以對(duì)變形進(jìn)行控制。同時(shí)要錘擊封面層與打底及其余焊層，從而使得焊接應(yīng)力減小。再者，要選用窄焊道、短弧、小電流進(jìn)行焊接，確保焊接速度與每名焊工的電流速度差不多一樣，同時(shí)安排專業(yè)人員監(jiān)測(cè)焊接速度及電流，表1為焊接電流。

焊接工作結(jié)束后，應(yīng)檢查并修磨工藝與連接搭接板，待確認(rèn)其合格之后才可實(shí)施焊接。同時(shí)，要定期檢測(cè)焊接工作的開(kāi)展，以中心體圓度、水平等為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

2.2 轉(zhuǎn)子磁軛疊裝

2.2.1 中心柱的安裝

在對(duì)轉(zhuǎn)子中心體下法蘭面水平度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要確保其不超過(guò)0.05毫米。而在轉(zhuǎn)子上下法蘭同心度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，則應(yīng)把下法蘭面與轉(zhuǎn)子中心體為準(zhǔn)將中心柱找正進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且讓中心體和中心柱同心度不超過(guò)0.025毫米。此外，要對(duì)中心柱垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保其不超過(guò)0.05毫米。

2.2.2 下壓板的安裝

下壓板在安裝之前，應(yīng)將兩個(gè)千斤頂放于被安裝的下方。在放時(shí)應(yīng)盡量靠近下壓板的外圓，壓板內(nèi)側(cè)應(yīng)靠立筋支承。將油脂抹在立筋下部臺(tái)階上，而千斤頂與立筋之上則應(yīng)放下壓板，同時(shí)要針對(duì)整個(gè)圓周的水平度及下壓板的水平度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得徑向水平度不超過(guò)0.5毫米，圓周水平度不超過(guò)1.5毫米。此外，要充分確保壓板間的過(guò)度平緩，不可存在錯(cuò)牙的情況。把油脂抹在疊片銷子之上，下壓板插上，以木塊對(duì)疊片銷子進(jìn)行支撐。此類銷子可當(dāng)成疊向?qū)虻拈L(zhǎng)銷（50cm），也可當(dāng)成第一層沖片提供鋼度的短銷（25cm）。當(dāng)疊片高度上升的時(shí)候，要提高長(zhǎng)銷的高度，每張磁軛沖片上最少要安裝短銷與長(zhǎng)銷各四個(gè)。

2.2.3 疊片平臺(tái)的制作

以φ108與φ133的鋼管及δ=16mm的鋼板制作疊片平臺(tái)，可自行升降平臺(tái)高度，但高度有1.4m至2m的限制，如此才能符合不同高度的疊片需要。同時(shí)，疊片平臺(tái)要安設(shè)于轉(zhuǎn)子磁軛外圓側(cè)，平臺(tái)有1m寬，它不僅要符合鋼片放置的需求，還要充分思量到人行走于平臺(tái)上撿鋼片的情況。

2.2.4 預(yù)裝立筋與磁軛鍵

將千斤頂放于每一個(gè)將要被安裝的立筋的下方，除去立筋側(cè)面的油脂，用螺栓把固定鍵安裝到立筋上。置立筋于轉(zhuǎn)子支架上，讓千斤頂扛負(fù)立筋的重量。同時(shí)，應(yīng)以兩個(gè)夾具把轉(zhuǎn)子支架同立筋連接起來(lái)，以維持立筋在徑向的位置尺寸。同時(shí)，要用轉(zhuǎn)子支架的基準(zhǔn)面為標(biāo)準(zhǔn)把立筋的軸向高度確定下來(lái)，采取千斤頂?shù)姆绞綄?duì)立筋的水平度與軸向高度進(jìn)行調(diào)整。鑒于磁極與磁軛在安裝完畢之后會(huì)出現(xiàn)立筋下沉的情況，因此它的高度要稍高于理論值，至于高多少則由制造廠家確定。首先，對(duì)+y方向的一根基準(zhǔn)立筋進(jìn)行安裝，并把立筋軸向高度調(diào)整好以千分尺對(duì)立筋徑向尺寸進(jìn)行測(cè)定，確保其符合相關(guān)要求。而其余立筋的安裝則應(yīng)采取大等分法，以已安裝完的基準(zhǔn)筋為參照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)立筋的垂直度、立筋高度、徑向尺寸以及弦距進(jìn)行調(diào)整。

2.2.5 磁軛疊裝

一方面，要對(duì)疊片的外圓尺寸進(jìn)行測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)偏差則應(yīng)以橡膠錘加以調(diào)整并依據(jù)磁軛疊片程序疊片到0.1m高；另一方面，要對(duì)下壓板的水平度進(jìn)行檢驗(yàn)，并就立筋及磁軛鍵加以調(diào)整。在對(duì)磁軛副鍵進(jìn)行安裝的過(guò)程中，要確保它同磁軛沖片之間存在0.1毫米的間隔。依照需要將副鍵多余處切除，以?shī)A具將副鍵位置固定好。同時(shí)謹(jǐn)遵磁軛疊片圖開(kāi)展疊片工作，一般而言磁軛疊片每一層為十六接，疊片內(nèi)重量一致的沖片的分布狀態(tài)是順著圓周均勻布局的，如此即可確保磁軛的平衡性。實(shí)際上，疊片的每一個(gè)基本層都錯(cuò)一極，其涵蓋了四層沖片。在疊裝磁軛兩端時(shí)應(yīng)當(dāng)選取同種重量數(shù)量最多的沖片，而磁軛中部的疊裝則應(yīng)選用同種重量數(shù)目最少的沖片。在疊裝時(shí)若察覺(jué)到不平度差異明顯，則應(yīng)以調(diào)整片加以調(diào)整。壓緊疊片時(shí)分四個(gè)步驟，而在實(shí)施最終壓緊的時(shí)候，應(yīng)將上壓板安裝于磁軛沖片最上部；插進(jìn)全部的拉緊螺桿；將油脂抹在螺母和螺紋同壓板的接觸面上以起到潤(rùn)滑的效用；把疊片導(dǎo)向銷拆除；最終壓緊工作結(jié)束后要對(duì)磁軛進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.3 轉(zhuǎn)子支架組焊

轉(zhuǎn)子支架的主要構(gòu)成部分有扇形直臂及中心體，扇形體需要在工地阻焊變?yōu)檎w。依據(jù)圖紙的規(guī)定對(duì)轉(zhuǎn)子軛疊磁裝用的埋板及轉(zhuǎn)子中心體基礎(chǔ)埋件進(jìn)行檢查，以轉(zhuǎn)子中心體支撐起來(lái)，然后對(duì)支撐水平度進(jìn)行調(diào)節(jié)及測(cè)量以確保其達(dá)標(biāo)。緊接著把清凈的轉(zhuǎn)子吊放在支撐上對(duì)轉(zhuǎn)子中心體水平度進(jìn)行調(diào)節(jié)使其不出現(xiàn)超過(guò)0.05毫米的偏離，并對(duì)上下法蘭同軸度進(jìn)行測(cè)量，確保其不超過(guò)0.025毫米。隨后一局之前所作的標(biāo)記對(duì)扇形直臂進(jìn)行對(duì)稱式掛裝，將支墩安設(shè)于扇形支臂下方，調(diào)節(jié)好后安裝上下環(huán)板與筋板。最后，切忌忘了對(duì)扇形體圓度及轉(zhuǎn)子中心體水平度進(jìn)行檢查，確保其符合相關(guān)要求。

2.4 焊接大立筋

由于在實(shí)施超聲波檢查的過(guò)程中也許慧存在不足之處，因此我們可將記號(hào)標(biāo)志在轉(zhuǎn)子支架和立筋之間有焊接墊片的地方。同時(shí)一定要認(rèn)真檢查處在焊接階段的鋼板平行度，如若有必要還需加以調(diào)直。立筋的焊接：應(yīng)分段、對(duì)稱、小區(qū)域進(jìn)行焊接，焊接完兩層之后應(yīng)對(duì)背縫進(jìn)行清理，然后選用交替焊法實(shí)施背縫焊接。每?jī)蓪訉儆谝粋€(gè)循環(huán)，在焊接時(shí)應(yīng)開(kāi)展變形監(jiān)測(cè)工作，若察覺(jué)到變形跡象應(yīng)立即對(duì)焊接工藝進(jìn)行調(diào)整。圖2為立筋焊接。

2.5 掛裝磁極

磁極開(kāi)箱之后要全方位清掃磁極，對(duì)磁極的交流阻抗及絕緣電阻進(jìn)行一一檢查，確保絕緣電阻值達(dá)標(biāo)。同時(shí)，要確保交流阻抗之間無(wú)明顯差異，若存在明顯差異則應(yīng)挖掘出根源并采用相應(yīng)手段，就磁極實(shí)施交流耐壓試驗(yàn)。選取鋼板R對(duì)不涵蓋端壓板在內(nèi)的磁極鐵芯的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，以沖子將等分中心點(diǎn)置于磁極表層當(dāng)成每一個(gè)磁極中心標(biāo)高點(diǎn)，然后在此基礎(chǔ)上對(duì)磁極鐵芯高程進(jìn)行推算。在進(jìn)行磁極掛裝的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)制造廠編號(hào)對(duì)稱實(shí)施，同時(shí)要用磁極吊裝工具豎立磁極，依據(jù)磁極編號(hào)把磁極吊插在磁軛相應(yīng)槽中，然后對(duì)磁極掛裝高程進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)標(biāo)。磁極安裝完畢后，要對(duì)與磁極兩側(cè)相距15cm的轉(zhuǎn)子進(jìn)行測(cè)量，此磁極應(yīng)當(dāng)處在支架立筋之前的磁極，若處在兩磁極間，則應(yīng)對(duì)此兩個(gè)相鄰的磁極測(cè)量值的平均值進(jìn)行思考，確保掛裝好的磁極符合規(guī)定。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該水電站水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子組裝，經(jīng)過(guò)研究和實(shí)踐形成了一套能夠廣泛應(yīng)用于同類型水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子組裝熱加墊新工藝：在轉(zhuǎn)子組裝過(guò)程中縮短了推力軸承安裝的工期，減少了機(jī)組安裝直線工期，同時(shí)也提高了轉(zhuǎn)子組裝的整體質(zhì)量，對(duì)機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。為以后的同類型機(jī)組機(jī)電安裝建設(shè)提供了經(jīng)驗(yàn)，取得了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：柯平（1970—），男，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)管理工作。