大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心壓裝工藝的探討

摘 要：作為大型汽輪發(fā)電機(jī)的主要組成部分定子鐵心所發(fā)揮的作用是十分關(guān)鍵的，其中一個(gè)最重要的作用就是構(gòu)成固定的定子線圈以及電機(jī)磁通回路，而這兩者與電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率息息相關(guān)，所以定子鐵心質(zhì)量的優(yōu)劣決定了電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定程度以及運(yùn)行效率。壓裝是定子鐵心的一個(gè)重要加工程序，所以在壓裝的過程中要保證定子鐵心的導(dǎo)磁性、強(qiáng)度以及設(shè)計(jì)精度都達(dá)到要求，只有如此才能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性與效率。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；定子鐵心；壓裝工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.028

定子鐵心在整個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組中的作用是十分關(guān)鍵的，為了使機(jī)組整體都能夠正常工作不受貼心影響，所以制定最為合理的方案，對(duì)貼心的壓裝過程進(jìn)行有效控制，保證其每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠滿足疊裝的要求，最終保證在檢測(cè)時(shí)各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)都能夠順利通過檢驗(yàn)。壓裝工藝是定子鐵心的重要加工工藝，如何選擇正確適合的壓裝工藝是每一個(gè)機(jī)組設(shè)計(jì)者都必須要重視的。本文針對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心的壓裝工藝現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，主要介紹其中的主要工序，并且針對(duì)其中存在的一些不足提出自己的建議。

1 定子鐵心壓裝過程簡(jiǎn)介

定子鐵心的質(zhì)量?jī)?yōu)劣與整個(gè)汽輪機(jī)機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性以及工作效率有關(guān)，所以在壓裝過程中應(yīng)該格外注意壓裝工藝的選擇與操作，一保證定子鐵心質(zhì)量達(dá)標(biāo)。首先要提及的就是定子鐵心的質(zhì)量評(píng)價(jià)方式，即要求剛度與震動(dòng)性達(dá)到要求，導(dǎo)磁性能優(yōu)良，損耗越低越好，在疊加之后槽型的尺寸與鐵心的內(nèi)徑要達(dá)到設(shè)計(jì)精度的要求，由于機(jī)組在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以還要保證鐵心的結(jié)構(gòu)與布置的通風(fēng)效果要良好。本文將涉及到內(nèi)外壓裝工藝，使用這倆種工藝相互結(jié)合共同提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，從而盡可能的解決大型汽輪發(fā)電機(jī)定子出現(xiàn)的一系列問題，同時(shí)做到提高機(jī)組工作穩(wěn)定性和工作效率。

2 大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心壓裝步驟

2.1 定子鐵心內(nèi)壓裝工藝

無(wú)論是哪一種壓裝工藝首先要進(jìn)行的就是壓力值的計(jì)算，在計(jì)算時(shí)要嚴(yán)格根據(jù)零件的材料與配合的尺寸進(jìn)行壓入力的計(jì)算，根據(jù)力學(xué)定理以及實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的壓入力的計(jì)算公式為：F=PfmaxπdfLfμ，公式的字母分別定義為：df：結(jié)合直徑、μ：結(jié)合表面摩擦系數(shù)、Pfamx：結(jié)合表面承受的單位最大壓力、Lf：結(jié)合長(zhǎng)度。通過公式計(jì)算出壓入力之后，壓力就等于壓入力的3-3.5倍即為最佳。另外，由于內(nèi)壓裝工藝工序的特殊性，即是在疊片之中進(jìn)行疊片操作的，所以會(huì)由于內(nèi)部空間的狹小而受到一定程度的限制，為了解決這一問題，我們通常會(huì)在拉桿的凹頸處裝兩個(gè)半圓形狀的壓片以緩解。當(dāng)汽輪機(jī)工作時(shí)，拉桿對(duì)壓片會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下驅(qū)動(dòng)的力，從而使壓片向下驅(qū)動(dòng)，之后壓片壓在壓圈上面，從而完成整個(gè)壓裝工作。

2.2 定子鐵心外壓裝工藝

在進(jìn)行壓裝之前與內(nèi)壓裝工藝一樣，都是計(jì)算壓力，之后與內(nèi)壓裝工藝最大的區(qū)別就是外壓裝工藝?yán)脵C(jī)座、鐵心的分段加工的方式，定子鐵心的生產(chǎn)分為多個(gè)流程，即：疊片、壓裝、嵌放繞組等，這些生產(chǎn)流程結(jié)束之后就是利用絕緣技術(shù)對(duì)其進(jìn)行絕緣處理，處理完之后將其壓入機(jī)座之中，從而裝配成定子。針對(duì)上述過程，我們將其分為以下部分分別說明定子外鐵心壓裝工藝的流程。首先，選擇適合的壓裝方法，在選擇壓裝方法時(shí)要根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，由于大型汽輪發(fā)電機(jī)的鐵心功率都比較大，并且內(nèi)徑和外徑的尺寸一般也都較大，通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，所以更建議工作人員在定位鐵心時(shí)選擇內(nèi)徑定位，并且要疊裝沖片，這道工序的進(jìn)行具有一定的難度，可以將疊壓和車銷兩種技術(shù)結(jié)合使用進(jìn)而輔助生產(chǎn)程序順利進(jìn)行。其次，工裝的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)工裝時(shí)要同時(shí)考慮疊片與壓合同時(shí)滿足要求，另外在此基礎(chǔ)上還要選擇更加適合車銷加工的方案。通常工裝結(jié)構(gòu)由定位件和壓合件組成心軸和底座是定位件的重要組成部分，墊圈和壓鐵是壓合件的組成部分。工裝分為疊片工作和壓合工作，在進(jìn)行疊片工作時(shí)如何定位內(nèi)徑是重要的內(nèi)容，一般都是使用零件的心軸定位的，此外為了保證質(zhì)量還要用槽樣棒修正槽形；在進(jìn)行壓合工序時(shí)應(yīng)該分別讓兩個(gè)墊圈都置于齒壓板齒部的位置，另外還要保證齒壓板與下面的縫隙足夠小，一般控制在2毫米左右，墊鐵與上面的間隙也是如此。要先將壓裝件以及定位件拆除之后才能實(shí)行鐵心的安裝與焊接，只留下心軸就可以，在定位之后再車削出外徑。最后，壓裝工藝的要求，定子鐵心在工作時(shí)要同時(shí)承受熱力因素以及電磁力因素等多方面的影響因素，所以其質(zhì)量的好壞是保證其工作質(zhì)量以及工作壽命的重要內(nèi)容。定子鐵心的好壞與沖片質(zhì)量、絕緣處理情況以及壓裝工藝都息息相關(guān)。在鐵心完成壓裝工序之后要做到其承受的壓力是均勻分布的、槽型與內(nèi)徑等要與圖紙的設(shè)計(jì)要求相一致、此外還要做到鐵心的重量與圖紙一致，最后一點(diǎn)就是損耗要盡可能的小。

在上述工序都做完之后要進(jìn)行質(zhì)量的檢查，質(zhì)量檢查分為緊度檢查和鐵耗實(shí)驗(yàn)兩種，在設(shè)計(jì)鐵耗時(shí)允許值應(yīng)該控制在1/3-6/5之間。

3 定子鐵心壓裝工藝展望

經(jīng)過上述定子鐵心內(nèi)壓裝工藝與外壓裝工藝的介紹，我們可以知道外壓裝工藝可以更好的保障各個(gè)環(huán)節(jié)的疊裝要求，因此可以預(yù)測(cè)出外壓裝工藝將成為一種必然的趨勢(shì)。外壓裝工藝有效解決一直存在的加工和鐵心壓裝以及定子機(jī)座焊接在生產(chǎn)周期上存在的矛盾，這樣一來就可以使鐵心壓裝工作和定子機(jī)座共同作業(yè)，并且互不影響，這種方案從方案上分析也很大程度的節(jié)約了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。通過對(duì)定子鐵心內(nèi)壓裝技術(shù)與外壓裝技術(shù)的分析，我們更加應(yīng)該看到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)正向著外壓裝技術(shù)趨近，而產(chǎn)品最終的發(fā)展形勢(shì)也會(huì)逐漸走向市場(chǎng)化和國(guó)際化。

4 結(jié)語(yǔ)

就當(dāng)前發(fā)展情況而言，大型汽輪發(fā)電機(jī)的定子鐵心壓裝工藝主要可以分為兩個(gè)大的方向，即內(nèi)向鐵心壓裝工藝和外向鐵心壓裝工藝，這兩種方案是當(dāng)前定子鐵心壓裝工藝的主要發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)樯鲜鎏峒暗膲貉b工藝可以提高生產(chǎn)效率并且使汽輪發(fā)電機(jī)工作穩(wěn)定性得到大幅度提高，所以這種壓裝工藝具有更好的發(fā)展前景。此外，為了提高定子鐵心的質(zhì)量，我們?cè)谄綍r(shí)也要時(shí)刻積累經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)定子鐵心的壓裝工藝，以達(dá)到最好的工作效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳晶.高效高壓異步電動(dòng)機(jī)鐵心損耗和附加損耗的分析計(jì)算[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2010.

[2]聞邦樁，劉觀，張純宇.機(jī)械振動(dòng)學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

作者簡(jiǎn)歷：溫海明（1981-），中級(jí)工程師，從事汽輪發(fā)電機(jī)工藝。