桐子林水電站定子定位筋安裝技術(shù)

程　相，鄭　源，路建斌，李中杰，高翀恒（.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 0098；.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇 南京 0098；.中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 6008）

桐子林水電站定子定位筋安裝技術(shù)

程相1，鄭源2，路建斌3，李中杰1，高翀恒1
（1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098；2.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇 南京 210098；3.中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

摘要：定子定位筋的安裝質(zhì)量影響水電站的安全運(yùn)行，美國大古力Ⅲ廠水輪機(jī)定子定位筋固定焊縫曾發(fā)生過斷裂事故，使部分鐵芯在磁拉力作用下發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致定子轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，因此近年來定子定位筋的質(zhì)量受到越來越多的重視。這里簡(jiǎn)單介紹了桐子林水電站定子定位筋現(xiàn)場(chǎng)安裝準(zhǔn)備以及安裝工藝。定位筋安裝采用先裝焊定位筋，合格后再疊片的方式。由于桐子林水電站所處位置晝夜溫差大，施工過程中采取了溫度控制措施防止定位筋發(fā)生變形。

關(guān)鍵詞：水電站；定位筋；測(cè)圓架；安裝；焊接

1概述

桐子林水電站裝設(shè)4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為600MW。發(fā)電機(jī)定子機(jī)座分六瓣制造和運(yùn)輸，在工地組焊成整體，基座基礎(chǔ)板12塊，為徑向銷釘浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)定子直徑達(dá)到17600mm，高度為1845mm?？偣卜治鍖迎h(huán)板，定位筋162根。發(fā)電機(jī)由東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司制造，由中國水利水電第七工程局施工安裝。由于該地晝夜溫差大，對(duì)測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差，對(duì)施工帶來一定的困難。趙七美[1]以小灣水電站為例對(duì)大型水輪發(fā)電機(jī)定子定位筋安裝進(jìn)行過介紹；羅濤[2]對(duì)定位筋安裝質(zhì)量控制做過研究；苗亞旭[3]等對(duì)定位筋安裝時(shí)采用“片-筋-片”安裝方法進(jìn)行了描述。桐子林水電站采用先安裝定位筋，再疊片的方式進(jìn)行施工，這種方式施工程序簡(jiǎn)單，可在同類型定子定位筋安裝過程中進(jìn)行推廣。

2施工流程

定子定位筋現(xiàn)場(chǎng)安裝施工工藝流程見圖1所示。制定合理的施工安排，可以縮短施工周期，提高工作效率。

3定位筋安裝

3.1定位筋安裝準(zhǔn)備

全面清掃、檢查、處理每根定位筋及附件，并用紗布、細(xì)平銼等清理，去除定位筋各工作面的毛刺等。用水準(zhǔn)儀測(cè)量定子機(jī)座下環(huán)板圓周波浪度，如果全圓波浪度大于5mm，需要對(duì)下環(huán)板相對(duì)較高的部位進(jìn)行打磨處理。為了滿足現(xiàn)場(chǎng)定位筋調(diào)整要求，將自制的定子防塵棚安裝就位。為了避免溫度劇烈變化所產(chǎn)生的測(cè)量誤差，確保在恒溫環(huán)境下下進(jìn)行定位筋的安裝，在防塵棚六個(gè)位置各架設(shè)1臺(tái)空調(diào)進(jìn)行溫度的控制，空調(diào)位置見圖2所示。在定位筋安裝過程中，把溫度控制在20℃左右，確保溫度變化在3℃以內(nèi)。

圖1定位筋安裝工藝流程圖

圖2空調(diào)布置圖

利用定位筋矯直平臺(tái)檢查每根定位筋，平直度應(yīng)不大于0.3mm，如有超出，則利用定位筋矯直平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行矯直處理，直到符合標(biāo)準(zhǔn)。選取18根平直度不大于0.15mm的定位筋作為大等分基準(zhǔn)筋備用。復(fù)測(cè)定子測(cè)圓架中心柱垂直度，應(yīng)滿足不大于0.02mm/m。

3.2基準(zhǔn)筋安裝

裝配定位筋安裝采用大等分弦距的方法，九根定位筋的位置確定是非常重要的，第一根定位筋在機(jī)座分度圓上位置需要確定周向和徑向兩個(gè)方向的位置?；鶞?zhǔn)定位筋不僅是各筋安裝分度起點(diǎn)，也是分布半徑的校對(duì)基準(zhǔn)[4]。首先將1號(hào)定位筋中心與+Y方向?qū)φ?，偏差不超過0.5mm。安裝定位筋托塊，將托塊從上至下穿入，并用固定工具固定定位筋。用內(nèi)徑千分尺對(duì)1號(hào)基準(zhǔn)筋進(jìn)行調(diào)整，將第2層環(huán)板處定位筋半徑調(diào)整到7990（-0.05～0.1）mm，然后測(cè)圓架對(duì)零。用測(cè)圓架初步測(cè)量1號(hào)基準(zhǔn)筋的徑向扭斜不大于0.05mm，徑向及周向垂直度應(yīng)不大于0.05mm/m，檢查定位筋中心和+Y方向的方位偏差應(yīng)不大于1mm。用內(nèi)徑千分尺測(cè)量第2環(huán)定位筋半徑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，然后將該處位置點(diǎn)焊，電焊完畢后復(fù)測(cè)定位筋半徑應(yīng)滿足要求。在定位筋徑向和側(cè)面架設(shè)鋼琴線。采用吊鋼琴線的方法測(cè)量定位筋徑向和周向垂直度，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)定位筋進(jìn)行調(diào)整[5]。調(diào)整過程中，需要彼此兼顧，調(diào)整好一環(huán)后，即擰緊C型夾、單頭頂住等對(duì)定位筋進(jìn)行牢固固定，同時(shí)將徑向調(diào)整鋼楔打緊。

1號(hào)基準(zhǔn)筋搭焊。將1號(hào)定位筋托塊搭焊在機(jī)座環(huán)板上，搭焊焊縫為托塊兩側(cè)焊縫。一環(huán)搭焊完成后，應(yīng)及時(shí)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)有無變化，如有較大變化，則應(yīng)調(diào)整搭焊順序及搭焊量，再行復(fù)查。如無法通過焊量及焊接順序修正的，則用砂輪機(jī)抹掉焊點(diǎn)，重新調(diào)整，直至合格為止。進(jìn)行下一環(huán)搭焊前，應(yīng)先對(duì)其垂直度、周向、徑向數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測(cè)，直到所有托塊搭焊全部完成。1號(hào)基準(zhǔn)筋應(yīng)滿足如下要求：

①定位筋徑向、周向傾斜：≤0.05mm/m；

②用內(nèi)徑千分尺測(cè)量定位筋絕對(duì)實(shí)測(cè)半徑：7990（0.05～0.10）mm；

選1號(hào)基準(zhǔn)筋正面中間一點(diǎn)做為測(cè)圓架測(cè)量基準(zhǔn)（2環(huán)位置），并做好明顯測(cè)量標(biāo)記。后續(xù)定位筋的安裝，均以此點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量控制。

3.3大等分定位筋安裝

大等分定位筋的安裝首先要把1號(hào)基準(zhǔn)定位筋作為基準(zhǔn)，把整圓等分為9段。即1號(hào)、19號(hào)、37號(hào)……145號(hào)定位筋。同基準(zhǔn)筋方法，先將其掛上機(jī)座臨時(shí)固定。將定位筋弦距測(cè)量工具把合在各定位筋第2、4環(huán)板同一高度水平位置上。

用中心柱及內(nèi)徑千分尺測(cè)量19號(hào)、37號(hào)、55號(hào)……145號(hào)定位筋半徑、徑向扭斜、以及弦距等，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，采用1號(hào)筋調(diào)整方法，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。測(cè)量合格后，將定位筋托塊焊接在定子環(huán)板上。測(cè)量每跨定位筋水平弦距，滿足以上要求，檢查合格后，拆下測(cè)量工具。

大跨度9等分定位筋調(diào)整、點(diǎn)焊、驗(yàn)收完成后，再進(jìn)行18等分定位筋調(diào)整，其旋距測(cè)量以相鄰兩根筋為基準(zhǔn)進(jìn)行均分。垂直度、向心度調(diào)整方法同9等分調(diào)整方法一致，全部調(diào)整檢查合格后，按上述方法進(jìn)行點(diǎn)焊固定。

3.4大跨距內(nèi)定位筋安裝與調(diào)整

采用專用工具將定位筋的托板固定在定子機(jī)座環(huán)板上，先將定位筋第2、4層環(huán)板托塊焊接在環(huán)板上，焊縫為兩側(cè)焊縫，焊縫長(zhǎng)度約4～6mm。利用定位筋調(diào)整檢查工具，對(duì)定位筋在機(jī)座其余環(huán)板位置的弦距和半徑進(jìn)行調(diào)整。

用定位筋弦距雙頭頂柱將在機(jī)座同一環(huán)板間定位筋全部水平撐緊，在定位筋等分大跨距內(nèi)，檢查定位筋在機(jī)座環(huán)板間的弦距，用測(cè)圓架測(cè)量定位筋在機(jī)座這一環(huán)板間半徑及徑向扭斜。全部檢查合格后，托塊兩側(cè)中間位置各搭焊一點(diǎn)，見圖3。

3.5定位筋托塊焊接

焊接方式采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接順序?yàn)椋? 環(huán)-2環(huán)-4環(huán)-1環(huán)-5環(huán)（大齒壓板為第一環(huán)），先焊徑向兩側(cè)，再焊周向[6]。焊縫均為角焊縫，采用多道多次對(duì)稱焊角，焊角為14mm。

每次焊接后都要檢查定位筋半徑和弦距，對(duì)發(fā)生變形的定位筋及時(shí)進(jìn)行焊接順序調(diào)整，確保滿焊后符合規(guī)范要求。每層焊接時(shí)各筋間用雙頭千斤頂頂牢，整圈閉合。焊接完成后，待焊縫冷卻至室溫時(shí)方可拆除千斤頂。

定位筋焊接完成后，檢測(cè)定位筋各數(shù)據(jù)應(yīng)符合以下要求：

①各環(huán)板處的定位筋絕對(duì)半徑應(yīng)在7990 （0～+0.30）mm以內(nèi)，圓度在0.42mm以內(nèi)；

②用測(cè)圓架測(cè)量同高度相鄰兩筋半徑差≤0.12mm；

③用測(cè)圓架測(cè)量定位筋向心度|R1-R2|≤0.10mm；

④對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查，對(duì)焊縫進(jìn)行無損探傷檢查（PT）。

3.6定子定位筋安裝檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

表1所示為定子定位筋安裝的部分檢測(cè)項(xiàng)目的國家標(biāo)準(zhǔn)、廠家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在施工過程中，施工人員嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定位筋的安裝，控制施工質(zhì)量。經(jīng)檢測(cè)，多項(xiàng)數(shù)據(jù)超過國家標(biāo)準(zhǔn)。

圖3托塊焊接位置

4結(jié)語

定子是發(fā)電機(jī)的重要部件，而定位筋的安裝質(zhì)量又對(duì)定子的整體性，安全性起到至關(guān)重要的作用。定位筋的安裝質(zhì)量是定子鐵芯內(nèi)圓幾何形狀的保證，同時(shí)定位筋作為鐵芯和機(jī)座之間的傳力元件，其與機(jī)座聯(lián)接的焊接強(qiáng)度也是不可忽視的。桐子林水電站在施工過程中受到大溫差的影響，通過制定合理的施工工藝，不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，調(diào)整優(yōu)化施工方案，在計(jì)劃工期內(nèi)圓滿完成安裝任務(wù)，使各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)。

表1檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)　　單位：mm

參考文獻(xiàn)：

[1]趙七美.大型水輪發(fā)電機(jī)定子定位筋安裝技術(shù)[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2009，32（5）：41-43，49.

[2]羅濤.金安橋水電站定子定位筋安裝質(zhì)量控制[J].水力發(fā)電，2011，37（1）：83-85.

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中圖分類號(hào)：TV734.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）04-0035-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.04.010

收稿日期：2015-01-04

作者簡(jiǎn)介：程相（1992-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樗姽こ碳傲黧w機(jī)械。