魯?shù)乩娬径ㄗ咏M裝工藝技術(shù)

周若愚，李棟偉

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西西安 710032）

DOI：10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2015.08.014

水電站技術(shù)

魯?shù)乩娬径ㄗ咏M裝工藝技術(shù)

周若愚，李棟偉

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西西安 710032）

本文對魯?shù)乩娬景l(fā)電機(jī)定子組裝施工過程中的機(jī)座組裝焊接、定位筋安裝以及鐵芯疊片進(jìn)行了詳細(xì)介紹。其中定子定位筋采用浮動結(jié)構(gòu)，安裝時采用 “片—筋—片安裝法”，先由預(yù)疊片定位、調(diào)整，安裝焊接后再疊裝鐵芯，保證了定子組裝后鐵芯的圓度及同心度等各項控制指標(biāo)。同時，鐵芯壓緊時直接采用力矩扳手對拉緊螺栓壓緊，工藝先進(jìn)、便于操作。通過魯?shù)乩娬径ㄗ咏M裝，總結(jié)了大型水輪發(fā)電機(jī)定子組裝工藝及技術(shù)控制措施，以此為同類機(jī)組安裝提供必要參考。

魯?shù)乩娬?；定子組裝；定位筋；鐵芯疊片；工藝

魯?shù)乩娬疚挥谠颇鲜〈罄碇葙e川縣與麗江地區(qū)永勝縣交界的金沙江中游河段上，為金沙江中游水電規(guī)劃8個梯級電站中的第7個電站，電站以發(fā)電為主，裝設(shè)6臺單機(jī)容量360MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，電站保證出力為946.5MW，多年平均發(fā)電量為99.57億kW·h，年利用小時數(shù)4610h。

魯?shù)乩娬径ㄗ又饕啥ㄗ訖C(jī)座、鐵芯和繞組組成。定子機(jī)座由7瓣組成，上下共6層環(huán)板，在現(xiàn)場進(jìn)行機(jī)座組圓、合縫焊接后進(jìn)行疊片。定子鐵芯內(nèi)徑14130mm，外徑15140mm，高度2130mm，鐵芯背部由270根拉緊螺桿與碟簧進(jìn)行壓緊，并通過135根浮動式雙鴿尾定位筋與定子機(jī)座連接。鐵芯由49小段組成，中間有46層通風(fēng)槽片。其中兩端分別有1段20mm高的短齒片，中間是47段高度為39mm的小段，單張硅鋼片厚0.5mm，單張通風(fēng)槽片厚6mm。全圓由45張沖片疊成，整圓共計540個槽，疊片均采用錯1／3定子沖片的螺旋法堆積。定子組裝后整體重約459t。

1 定子機(jī)座組裝

1.1 機(jī)組組拼

將分瓣定子機(jī)座運(yùn)至安裝間放置，清掃分瓣定子機(jī)座組合面、機(jī)座基礎(chǔ)板、機(jī)座把合板及定位裝置。按照圖紙尺寸在安裝間擺放好定子組裝支墩、楔子板、機(jī)座基礎(chǔ)板，初步調(diào)整好定子組裝支墩上表面水平，支墩的頂面高程差不大于2mm。用橋機(jī)豎立起單瓣定子機(jī)座，連接機(jī)座、組裝支墩及基礎(chǔ)板，臨時擰緊組合螺栓，檢查組合面間隙情況。

將第一瓣定子機(jī)座吊就位，引出線的方位與機(jī)坑實際安裝方位基本一致，吊裝后用臨時支撐將分瓣定子機(jī)座可靠固定，以防傾覆，再將另一瓣定子機(jī)座吊裝就位，與第一瓣定子機(jī)座進(jìn)行組合，依次將定子機(jī)座組合成整體，并搭設(shè)防塵棚等工裝設(shè)施，詳細(xì)布置情況見圖1。分瓣機(jī)座組合時，在合縫處加墊預(yù)留合縫焊接收縮量。

圖1 定子組裝布置

1.2 定子測圓架安裝

用外徑千分尺校核測圓架中心柱直徑，按照測圓架圖紙將測圓架支臂與底盤組合成一個整體，將測圓架吊入安裝部位。并安裝測圓架轉(zhuǎn)臂，沿測圓架中心柱上、下移動測圓架的轉(zhuǎn)臂，極限行程位置應(yīng)能滿足測量整個定子鐵芯部分軸向高度的要求。

以定子機(jī)座下環(huán)板壓緊螺栓孔為基準(zhǔn)調(diào)整測圓架的中心，將測圓架中心柱與拉緊螺桿孔的同心度初調(diào)整到0.35mm以內(nèi)；精調(diào)測圓架中心柱的垂直度，在測圓架中心柱的兩個相互垂直的方向上懸掛鋼琴線，利用鋼琴線對測圓架中心柱進(jìn)行找正，要求其垂直度不應(yīng)大于0.02mm／m，且最大不應(yīng)超過0.05mm；并檢驗測圓架轉(zhuǎn)臂周向測量的精度及軸向跳動，全范圍內(nèi)起落測圓架轉(zhuǎn)臂，測量中心柱垂直度應(yīng)合格，利用在轉(zhuǎn)臂上放置精密水平儀（精度0.02mm／m）的方法檢驗中心柱轉(zhuǎn)臂水平度，使水平儀的水泡在轉(zhuǎn)臂處于任意回轉(zhuǎn)位置時，均能保持在精度規(guī)定的范圍內(nèi)。測圓架調(diào)整完畢后將其固定，鎖緊測圓架上的全部調(diào)節(jié)螺栓和組合螺栓，以防使用中松動而影響測量結(jié)果。

1.3 定子機(jī)座焊接

定子機(jī)座各項數(shù)據(jù)測量合格后，對焊縫進(jìn)行預(yù)熱，采用手工電弧焊焊接定子機(jī)座，最大焊接線能量小于30kJ／cm，層間溫度不大于260℃，焊條擺動寬度不大于3倍焊條直徑。為控制焊接變形，焊接采用對稱施焊方式，焊接速度應(yīng)盡可能一致，相鄰兩層焊縫的焊接方向必須相反。對組裝間隙大的焊縫，采用鑲邊堆焊，并采用多層多道分段退步焊。對于對接焊縫先焊完1／2正縫后，方可對背縫進(jìn)行清根，然后進(jìn)行背縫焊接，完成后焊接剩余正縫。除底層及蓋面層外，其余各層每焊一層均應(yīng)錘擊以消除焊接應(yīng)力。

對焊接過程進(jìn)行監(jiān)測和記錄，并根據(jù)焊接變形，及時調(diào)整焊接有關(guān)工藝參數(shù)等。焊接完成后，對焊縫進(jìn)行無損探傷檢查。

焊接完畢后再次測量機(jī)座上層各環(huán)板外的各環(huán)板的絕對半徑值，對絕對半徑小于設(shè)計值的環(huán)板應(yīng)進(jìn)行切割處理。最后對定子機(jī)座進(jìn)行清掃，并按圖紙的技術(shù)要求對焊縫處進(jìn)行噴漆。

2 定位筋安裝

2.1 準(zhǔn)備工作

復(fù)測測圓架及定子機(jī)座所有技術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)滿足設(shè)計要求，測圓架中心柱垂直度不應(yīng)大于0.02mm／m，且最大不應(yīng)超過0.05mm；利用測圓架轉(zhuǎn)臂，重復(fù)測量圓周上任意點的半徑，誤差不得大于0.02mm，旋轉(zhuǎn)一周測頭的上下跳動量不得大于0.5mm；測量測圓架與定子機(jī)座拉緊螺桿孔的同心度，應(yīng)在0.35mm以內(nèi)。

開箱、清掃定位筋，利用定位筋校直平臺對定位筋進(jìn)行檢查、校直。要求定位筋周向、徑向直線度不大于0.10mm，周向扭斜度不大于0.10mm。

2.2 基準(zhǔn)定位筋安裝

選擇一根加工精度比較好的定位筋作為基準(zhǔn)筋，按照設(shè)計圖紙要求，以＋Y方向偏－X方向2.66°進(jìn)行定位，利用C形夾以及千斤頂將定位筋托塊固定（見圖2），調(diào)整好第一根基準(zhǔn)筋。調(diào)整過程中，先調(diào)整、固定第2、第6環(huán)，再對稱調(diào)整其他各環(huán)。調(diào)整技術(shù)要求如下：

圖2 定位筋固定示意圖

定位筋軸向中心線與兩側(cè)相鄰壓緊螺栓孔距離偏差不大于2mm；

基準(zhǔn)筋半徑在7520＋0.20mm（室溫下）；

基準(zhǔn)筋徑向、周向垂直度不大于0.05mm／m，最大不超過0.10mm；

上、下各環(huán)板處半徑差不大于0.10mm；

同一平面左、右扭斜不大于0.08mm；

托板與環(huán)板間隙小于0.5mm，間隙大于0.5mm處加墊或打磨處理；

托板與定位筋徑向應(yīng)無間隙 （斜邊），背部間隙不小于0.5mm。

調(diào)整合格后，對托塊進(jìn)行點焊，復(fù)測應(yīng)滿足上述技術(shù)要求。

2.3 大等份定位筋安裝

挑選14根加工比較好的定位筋，作為15大等份定位筋。

以基準(zhǔn)筋為基準(zhǔn)，利用內(nèi)徑千分尺 （也可利用百分表）與定子測圓架配合，調(diào)整各大等份定位筋的弦長、半徑及扭斜。技術(shù)要求如下：

大等份定位筋弦距差不大于0.25mm；

大等份相鄰定位筋弦距差不大于0.20mm；同兩根筋上、下弦長偏差不大于0.15 mm；大等份定位筋半徑偏差 （相對基準(zhǔn)筋）不超過±0.10mm；

單根定位筋上、下各環(huán)板處半徑差不大于0.10mm；單根定位筋同一平面左、右扭斜不大于0.08mm。調(diào)整合格后，點焊定位筋托塊，復(fù)測所有數(shù)據(jù)，應(yīng)滿足上述技術(shù)要求。

2.4 其余定位筋安裝

安裝其余定位筋，以調(diào)整合格的基準(zhǔn)筋為準(zhǔn)，調(diào)整大等份之間的定位筋，利用測圓架和弦距樣板檢查、調(diào)整定位筋的半徑、弦長。所有定位筋的調(diào)整、點焊完成后，檢查所有定位筋的徑向和周向垂直度、內(nèi)圓半徑、徑向扭斜及弦距。技術(shù)要求如下：

所有定位筋弦距差不大于0.20mm；

相鄰定位筋弦距差不大于0.15mm；

所有定位筋半徑在7520＋0.20mm（室溫下）；

相鄰定位筋半徑偏差不大于0.10mm；

單根定位筋上、下各環(huán)板處半徑差不大于0.10mm；

單根定位筋同一平面左、右扭斜不大于0.08mm。

2.5 定位筋焊接

定位筋焊接采用氣保護(hù)焊，按定位筋裝焊工藝要求進(jìn)行定子定位筋托板焊接。焊接過程中，對定位筋的半徑、弦長進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)變化異常，對焊接程序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以滿足定位筋的焊后各技術(shù)尺寸要求。焊接完成后對焊縫進(jìn)行無損探傷檢查。技術(shù)要求如下：

所有定位筋弦距差不大于0.25mm；

所有定位筋半徑在7520＋0.20mm；

相鄰定位筋半徑偏差不大于0.20mm；

單根定位筋上、下各環(huán)板處半徑差不大于0.15mm；

單根定位筋同一平面左、右扭斜不大于0.10mm。

3 定子鐵芯疊裝

3.1 下齒壓板安裝

利用測圓架和下齒壓板裝焊工具，安裝、調(diào)整下齒壓板，調(diào)整合格后按工藝要求進(jìn)行下齒壓板焊接，對焊縫進(jìn)行外觀和無損探傷檢查。

檢查下壓指的半徑、全圓波浪度、相鄰下壓指高差，應(yīng)滿足設(shè)計要求，對焊接后的下壓指內(nèi)圈進(jìn)行上翹處理，利用千斤頂對下壓指端部進(jìn)行上翹處理，要求將壓指內(nèi)圓上翹量2.0±0.4mm。

對定子機(jī)座整體進(jìn)行清掃，徹底清理機(jī)座內(nèi)壁與環(huán)板、焊縫，用汽油洗去油污，用壓縮空氣吹凈表面，并按DB 1338的要求對焊縫處進(jìn)行刷漆，注意保護(hù)好定位筋。

3.2 定子鐵芯分段疊壓

a.施工準(zhǔn)備。由于定子鐵芯疊裝配場地要求清潔、干凈、布置整齊且通風(fēng)良好，為滿足這一要求，應(yīng)采取必要的防塵措施，制作安裝相應(yīng)的保護(hù)工裝；并制作疊片片臺和其他臨時工裝；清點定子鐵芯疊壓的專用工器具。

開箱檢查定子鐵芯的質(zhì)量，并抽測每箱片的厚度，抽查量為10片／箱，測量每張片齒端、齒中、齒背各點厚度，并做記錄，作為疊壓系數(shù)計算和加／減補(bǔ)償片依據(jù)。

b.疊裝工作。按圖紙要求，分層整圓疊片，整圓由45張疊裝而成，采用順時針疊片，按照圖紙規(guī)定的層間交錯一根定位筋的方式疊片。要求相鄰片接縫正確，邊疊邊整形，疊片過程中應(yīng)隨時對沖片進(jìn)行清潔和整形，利用鐵芯槽內(nèi)的槽樣棒對鐵芯進(jìn)行定位，保持槽形整齊，無突出錯牙。注意沖片記號槽應(yīng)一致，折邊卷角、斷齒、油污、裂紋、漆膜不均等有缺陷的沖片不允許疊入；通風(fēng)槽片的通風(fēng)槽鋼點焊應(yīng)牢固，槽鋼尖端上翹，未平好的通風(fēng)槽片不應(yīng)疊入。?按圖紙要求，最下端一小段 （上端與下端對稱）開始應(yīng)疊入短齒片；?當(dāng)鐵芯疊裝50mm后，將槽樣棒插入鐵芯線棒槽內(nèi)，在圓周方向均布，每一張沖片上至少有2根槽樣棒，槽樣棒露出鐵芯約100mm，在疊裝的過程中交替上升，保持槽樣棒露出鐵芯100mm左右；?疊裝過程中用塑料錘或紫銅錘輕敲鐵芯，使其底部靠緊；用整形棒插入線槽中左右敲打，使線槽兩側(cè)平滑，用通槽棒檢查應(yīng)暢通無阻；?每一小段鐵芯疊完后，用C形夾夾緊鐵芯線槽端部，用游標(biāo)卡尺抽樣測量小段高度并做記錄，要求每小段高度不超過設(shè)計高度±0.5mm；?疊片過程中，按照圖紙疊入背部帶RTD槽的特殊沖片。

c.預(yù)壓工作。根據(jù)設(shè)計圖紙及技術(shù)文件要求，鐵芯采用分段疊裝、壓緊，共分4次壓緊。鐵芯每疊500mm左右進(jìn)行一次預(yù)壓工作。在預(yù)壓過程中，注意整圓分4組對稱緊固，而且在徑向?qū)ΨQ位置。?鐵芯疊至500mm左右時，按照圖3順序進(jìn)行第一次預(yù)壓，將壓板置于沖片上，裝上工具拉緊螺桿；?定子鐵芯預(yù)壓時，分四組進(jìn)行對稱、同步壓緊，每組分為6個區(qū)（每區(qū)有11根或12根螺栓），按照圖紙?zhí)S式分區(qū)壓緊，齒背和槽內(nèi)螺栓壓緊要交替進(jìn)行，拉緊螺桿受力約為102.7kN，伸長量為3.7×（1±7%）mm；?測量定子鐵芯內(nèi)圓半徑、鐵芯高度、波浪度及對鐵芯壓緊緊度，應(yīng)滿足設(shè)計要求；?根據(jù)上述方法進(jìn)行第二次、第三次、第四次預(yù)壓。

圖3 定子鐵芯壓緊順序示意圖

d.定子鐵芯最終疊壓。根據(jù)最后一次預(yù)壓情況和鐵片厚度抽查結(jié)果，準(zhǔn)確計算需要疊裝的鐵片層數(shù)（最后一小段高度不能變），以滿足鐵片最終壓緊后的高度、波浪度等技術(shù)指標(biāo)。按照計算結(jié)果進(jìn)行疊片，并進(jìn)行最終壓緊。?按圖紙要求完成全部疊片，焊接定位筋上端角鋼，裝齒壓板，裝上拉緊螺桿和工具螺桿；?檢查鐵芯內(nèi)徑及波浪度，并調(diào)整合格，檢查上齒壓板的每個壓指與沖片對齊情況；?用力矩扳手按照預(yù)壓緊程序進(jìn)行壓緊。壓緊后，復(fù)核測圓架的技術(shù)數(shù)據(jù)，測量鐵芯內(nèi)徑、圓度，測量鐵芯高度、波浪度及槽形，測量壓緊螺桿力矩、碟簧壓縮量，各項技術(shù)數(shù)據(jù)均應(yīng)符合設(shè)備供貨商的技術(shù)要求。技術(shù)要求如下：

鐵芯平均總高度在2130＋5mm；

圓周波浪度不大于3mm；

鐵芯同截面內(nèi)、外高差不大于3mm；

上壓板內(nèi)、外水平偏差不大于3mm（徑向）；

上壓板與鐵芯之間的中心偏差不大于1mm；

上壓板的傾斜偏差不大于3mm（軸向）；

鐵芯內(nèi)圓半徑在7100±1.28mm；

鐵芯疊壓系數(shù)（緊度）不小于0.99。

e.所有驗收數(shù)據(jù)合格后，按照圖紙要求配好壓板墊塊尺寸，以設(shè)計力矩值把緊螺桿，裝入定位銷，焊好墊片及定位銷，最后拆下內(nèi)圈工具螺桿。

f.用緊度刀片以一手之力插入沖片檢查鐵芯緊度，其插入深度應(yīng)不低于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，全面檢查鐵芯長度、波浪度、壓指受力情況及內(nèi)徑尺寸并記錄，如不合格應(yīng)繼續(xù)調(diào)整，直至符合要求。取出全部槽樣棒、槽楔槽樣棒等。

g.拆除所有臨時工裝，清理場地，對定子機(jī)座及鐵芯等各部件進(jìn)行認(rèn)真清掃，尤其是通風(fēng)溝、鐵芯槽及背部，絕對不允許其他金屬和雜物存在。

4 定子鐵芯磁化試驗

按照廠家技術(shù)要求和相關(guān)規(guī)程要求，編制定子鐵芯鐵損試驗措施，根據(jù)施工措施進(jìn)行鐵損試驗，鐵損試驗合格后，依次將所有螺母再次把緊一次，并按圖紙要求搭焊螺母。

5 結(jié) 語

定子是水輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，對整個機(jī)組的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。同時，受運(yùn)輸條件限制，大型水輪發(fā)電機(jī)定子部件都是散件到貨，需要在現(xiàn)場進(jìn)行組裝，因此現(xiàn)場定子組裝質(zhì)量控制是整個發(fā)電機(jī)安裝過程控制的重中之重。

魯?shù)乩娬径ㄗ咏M裝過程中，重點對定位筋安裝、鐵芯疊裝等關(guān)鍵工藝和難點進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，采用了浮動式定位筋結(jié)構(gòu)和鐵芯壓緊時直接用力矩扳手對拉緊螺栓壓緊等新工藝，通過魯?shù)乩娬径ㄗ予F損試驗，鐵芯、機(jī)座環(huán)板、拉緊螺桿、齒壓板、通風(fēng)槽等均無異?，F(xiàn)象，自電站機(jī)組投產(chǎn)至今，定子運(yùn)行的各項指標(biāo)優(yōu)良，表明定子組裝工藝合理有效?！?/p>

［1］ 劉文清.最新水利水電機(jī)電安裝工程施工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實用手冊［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2006.

［2］ 蘇大，唐益民，顧建偉.龍灘水電站700MW全空冷式發(fā)電機(jī)組定子鐵芯疊裝技術(shù)［J］.水利學(xué)報，2007（10）.

［3］ SD 287—88水輪發(fā)電機(jī)定子現(xiàn)場裝配工藝導(dǎo)則［S］.北京：水利電力出版社，1988.

［4］ GB／T 8564—2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

Stator assembly process technology of Ludila Hydropower Station

ZHOU Ruoyu，LIDongwei
（Sinohydro Bureau 3 Co.，Ltd.，Xi'an 710032，China）

In the paper，frame assemblywelding，positioning steelbar installation and iron core lamination in the process of power generator stator assembly construction in Ludila Hydropower Station are introduced in detail，wherein stator positioning steel bar is adopted as floating structure.‘Sheet-rib-sheet installation method’is adopted during installation. Pre-laimination sheet is adopted for positioning and adjustment firstly，iron cores can be stacked after installation and welding，thereby ensuring iron core roundness，concentricity and other control indicators after stator assembly.Meanwhile，torque wrench is directly forced to compacting the tie-bolts when the iron core is compressed.The technology is characterized by advanced process and advanced operation.Large-scale turbine power generator stator assembly process and technology controlmeasures are summarized through the stator assembly of Ludila Hydropower Station，thereby providing necessary reference for installing similar units.

Ludila Hydropower Station；stator assembly；positioning steel bar；iron core lamination sheet；process

TV734.2

B

1673-8241（2015）08-0037-05

DOI：10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2015.08.014