水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子疊片淺析

王誠(chéng)

[摘 要]本文介紹青海積石峽電站1#機(jī)轉(zhuǎn)子采用成品螺桿定位的疊片方式，打破了使用工具螺桿緊壓、并用專用銑刀銑孔等傳統(tǒng)的疊片方式。同時(shí)介紹了此過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題及處理方法及機(jī)組運(yùn)行后的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上，使讀者能夠舉一反三，有所借鑒。

[關(guān)鍵詞]拉緊螺桿 屈服強(qiáng)度 圓度 偏心 動(dòng)平衡

中圖分類號(hào)：TK5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）10-0012-01

引言

積石峽水電站位于青海省循化縣境內(nèi)黃河積石峽出口處。最大壩高100m，壩長(zhǎng)355.5m。水庫(kù)正常蓄水位1856m，為日調(diào)節(jié)水庫(kù)。主廠房為壩后引水式地面廠房，廠房?jī)?nèi)安裝3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備，結(jié)構(gòu)為半傘式，單機(jī)容量340MW，電站總裝機(jī)容量為1020MW。

一、轉(zhuǎn)子穿成品螺桿疊片方式必要性分析

本電站采用的磁軛沖片為6mm厚的DER450沖片，拉緊螺桿孔為Φ45.3mm，拉緊螺桿直徑為Φ45mm，緊壓螺桿直徑也為Φ45mm，在此情況下如果按照常規(guī)的方式進(jìn)行疊片、銑孔，工地后續(xù)工作將無(wú)法進(jìn)行下去，原因如下：

1）螺桿直徑與沖片孔間隙理論上總共為0.30mm，實(shí)際加工后，存在螺桿直徑較圖紙?jiān)O(shè)計(jì)值偏大和沖片孔較圖紙?jiān)O(shè)計(jì)值偏小等因素，而且，螺桿的直線度存在一定偏差，疊片時(shí)每一層沖片在周向、徑向上都會(huì)有不同程度的錯(cuò)牙，所以如果疊到第一段緊壓高度600mm時(shí)，緊壓螺桿根本無(wú)法穿入沖片，緊壓工作無(wú)法進(jìn)行下去。

2）本電站沖片厚度為6mm，沖片材質(zhì)硬度大，圓拉刀等將無(wú)法進(jìn)行銑孔。即使工具螺桿用力穿上了，緊壓后取出就存在很大難度，圓拉刀銑孔、一一更換成品螺桿等工作只有嘎然而止了。

考慮到以上原因，工地決定采用穿成品螺桿進(jìn)行疊片，雖然增加了疊片前期的工作量，但避免了用傳統(tǒng)方式疊片后續(xù)工作將出現(xiàn)的一些不可回避的問(wèn)題。

二、轉(zhuǎn)子穿成品螺桿疊片方式可行性分析

起初，各參見(jiàn)方對(duì)此疊片方式存在很多疑問(wèn)，譬如，成品螺桿在疊片過(guò)程中會(huì)不會(huì)研傷，其端部M42螺紋從預(yù)壓到最后整體緊壓，反復(fù)4、5次在2150N*M的力矩下受力是否被研傷，對(duì)以后機(jī)組的長(zhǎng)期運(yùn)行是否帶來(lái)隱患等。針對(duì)以上問(wèn)題，我們通過(guò)具體分析、計(jì)算得知如下：

成品螺桿在疊片初期穿入后，調(diào)整到合適的位置帶上下端螺母，并將下端螺母點(diǎn)焊在下磁軛壓板上，不再使它軸向發(fā)生位移；本拉緊螺桿的材料為Φ45冷拉圓鋼35CrMo，此種材質(zhì)螺桿屈服強(qiáng)度在400MPa以上，而通過(guò)緊壓力矩、片間壓力要求等計(jì)算出，拉緊螺桿螺紋最小直徑處所承受的力量強(qiáng)度為165MPa，遠(yuǎn)小于其屈服強(qiáng)度值。此種方式疊片，不會(huì)給機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行帶來(lái)任何隱患。

三、轉(zhuǎn)子疊片過(guò)程中圓度及偏心控制（熱打鍵后加墊校正）

在轉(zhuǎn)子疊片工程中，起初疊至約200mm高度時(shí)，工地根據(jù)實(shí)際沖片拉緊螺桿孔大小自制定位銷釘，每張沖片上確保有2個(gè)定位銷釘以上用于整形、定位。整形好后穿入100%成品螺桿，固定好螺桿后，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙具體要求繼續(xù)進(jìn)行疊片、圓度檢測(cè)、緊壓等正常工序。

每疊約300mm高度用測(cè)圓架圓周檢查其圓度，在磁軛冷打鍵前，圓度控制在空氣間隙值的2%以內(nèi)，并根據(jù)其圓度值計(jì)算轉(zhuǎn)子磁軛的偏心值，偏心應(yīng)控制在0.20mm以內(nèi)，具體計(jì)算方法如下：

工地通過(guò)冷打鍵進(jìn)行轉(zhuǎn)子圓度的進(jìn)一步調(diào)整后，測(cè)量出實(shí)際值，經(jīng)上述公式具體計(jì)算，積石峽電站1#機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛偏心值為0.19mm，將其測(cè)量具體數(shù)據(jù)繪制成圓圖，詳請(qǐng)見(jiàn)圖1。

為了避免機(jī)組運(yùn)行后出現(xiàn)低頻振動(dòng)等不良情況，工地在1#機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛加熱后，根據(jù)再次測(cè)量的圓度數(shù)據(jù)以及偏心情況綜合分析，在28#、32#、41#、43#、45#、46#磁極位置處相應(yīng)的磁軛沖片上進(jìn)行了加焊墊片處理，墊片厚度為0.50mm，加墊后，圓度有了明顯改善。最后，在磁極掛裝完成后，根據(jù)工地實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)分析，其圓度也在空氣間隙值的2%以內(nèi)，且通過(guò)上述偏心值計(jì)算公式計(jì)算，其整體偏心也減小到了0.09mm。將其測(cè)量具體數(shù)據(jù)繪制成圓圖，詳請(qǐng)見(jiàn)圖2。

四、積石峽電站1#機(jī)組運(yùn)行后，機(jī)組轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡情況很好，機(jī)組振動(dòng)、擺度小，通過(guò)動(dòng)平衡專家鑒定，現(xiàn)場(chǎng)不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)子配重等工作

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)外大中型水電站的增多，轉(zhuǎn)子磁軛沖片采用厚度為6mm及以上的情況也數(shù)見(jiàn)不鮮，直接帶成品螺桿疊片這種方式也被廣泛采用，此方式雖然前期增加了現(xiàn)場(chǎng)的工作量，但避開(kāi)了后續(xù)銑孔、更換螺桿等工作所帶來(lái)的一系列不可回避的問(wèn)題和麻煩；熱打鍵后加墊調(diào)整轉(zhuǎn)子圓度，也取得了顯著的效果。目前，三峽、溪洛渡、糯扎渡、呼蓄等國(guó)內(nèi)大型水電站轉(zhuǎn)子疊裝都已普遍采用直接穿成品螺桿及加墊調(diào)整轉(zhuǎn)子圓度和偏心值等方式進(jìn)行。