深圳抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)磁極掛裝工藝淺析

楊雪峰，李興邦，孫 影，陳泓宇

（1.哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江省哈爾濱市 150040；2.中國(guó)南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，廣東省廣州市 510630）

0 引言

深圳抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)組單機(jī)容量300MW，額定轉(zhuǎn)速428.6r/min，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓327.1V。

深圳抽水蓄能電站磁軛采用厚鋼板結(jié)構(gòu)，此磁軛結(jié)構(gòu)是哈電公司首次在抽水蓄能機(jī)組中應(yīng)用，磁極與磁軛T尾配合處間隙為1mm，首臺(tái)機(jī)組安裝過程中出現(xiàn)磁極無法順利掛裝的問題，經(jīng)過分析制定詳細(xì)的工藝方案，確保磁極順利掛裝，系統(tǒng)地分析了磁極無法掛裝的原因，并為后續(xù)機(jī)組磁極掛裝制定了解決方案，保證了磁極掛裝質(zhì)量。

1 磁極的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

磁極是提供勵(lì)磁磁場(chǎng)的磁感應(yīng)部件，由磁極鐵芯、磁極線圈、上、下托板，極身絕緣、阻尼繞組等零部件組成。深圳抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)組磁極為向心式磁極，磁極長(zhǎng)3386mm，寬1160.86mm，重量8430kg，磁極共有4個(gè)T尾，與磁軛T尾配合作為磁極的固定方式。

2 首臺(tái)機(jī)組磁極無法掛裝問題原因分析

深圳抽水蓄能電站首臺(tái)機(jī)組磁極掛裝過程中發(fā)現(xiàn)磁極在落到第五段磁軛和第六段磁軛位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)起重機(jī)顯示的磁極重量由8.4t變成4.5t，說明磁極掛裝受阻，此情況磁極已經(jīng)不能下落，將磁極拔出后發(fā)現(xiàn)磁極T尾槽底和磁軛外圓均出現(xiàn)不同程度的劃痕，如圖1和圖2所示。

圖1 磁軛研傷情況Fig.1 Scratch of the magnet yoke

圖2 磁極研傷情況Fig.2 Scratch of the pole

根據(jù)磁極掛裝的實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)磁軛尺寸以及磁極的直線度分別進(jìn)行測(cè)量，分析磁極掛裝困難的主要原因如下：

（1）磁極鐵芯長(zhǎng)為3150mm，磁極直線度圖紙要求為0.50mm，但吊裝及運(yùn)輸過程中磁極發(fā)生變形；

（2）磁軛在熱加墊后半徑變大，且因收縮不均勻?qū)е麓跑椂伍g錯(cuò)牙，相鄰段間半徑偏差約為0.20mm；

（3）磁極T尾槽處表面漆膜厚度大約0.15～0.20mm；

（4）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，磁軛外圓至槽內(nèi)厚度尺寸大多按42±0.10公差上限尺寸加工，如圖3所示；

（5）磁極吊具起吊后，磁極軸向垂直度較差；

（6）磁軛T尾外圓與磁極T尾槽設(shè)計(jì)理論間隙僅為1mm，磁軛與磁極誤差累積幾乎將1mm間隙抵消，導(dǎo)致出現(xiàn)研傷，無法順利掛裝。

3 磁極掛裝工藝方案

針對(duì)磁極掛裝困難原因分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，研究分析制定處理方案如下：

（1）磁極放置時(shí)，磁極下方需要沿軸向方向墊3個(gè)木方，防止磁極長(zhǎng)時(shí)間放置產(chǎn)生變形；

圖3 磁軛外圓尺寸示意圖Fig.3 The schematic diagram of the magnet yoke outside diameter size

（2）利用廠內(nèi)提供專用工具，去除磁極T尾處表面9130絕緣漆，操作前對(duì)磁極鐵芯與線圈之間縫隙使用膠帶黏牢進(jìn)行防護(hù)，防止雜物進(jìn)入線圈和鐵芯之間，影響絕緣電阻，如圖4和圖5所示。

圖4 磁極防護(hù)Fig.4 The protection to the pole

圖5 專用工具Fig.5 The special tool

（3）利用平尺和塞尺檢查磁極的直線度，對(duì)磁極直線度超過0.5mm的位置進(jìn)行打磨處理，操作過程中需要反復(fù)多次進(jìn)行測(cè)量，避免出現(xiàn)局部高點(diǎn)出現(xiàn)；打磨和測(cè)量如圖6和圖7所示。

圖6 磁極打磨Fig.6 Polish the pole

圖7 磁極直線度測(cè)量Fig.7 Measure the straightness of the pole

（4）磁軛段的外圓配合面倒角，防止發(fā)卡，如圖8所示。

圖8 磁軛段倒角Fig.8 Chamfer the every section of the magnet yoke

（5）將驅(qū)動(dòng)端磁極壓板T尾處倒角，防止磁極下落時(shí)干涉，如圖9所示。

圖9 磁極驅(qū)動(dòng)端倒角Fig.9 Chamfer the drive end of the pole

（6）磁極打磨全部合格后，拆除膠帶，利用風(fēng)管對(duì)磁極表面以及線圈與鐵芯之間的縫隙進(jìn)行全面清理，確保磁極T尾內(nèi)部無雜物，并測(cè)量絕緣電阻，滿足大于5MΩ要求。

（7）磁極吊具安裝，應(yīng)將驅(qū)動(dòng)端磁極周向中心線與磁極吊具支撐中心線對(duì)應(yīng)，確保磁極周向不偏移，非驅(qū)動(dòng)端側(cè)螺栓應(yīng)全部擰緊，極身位置利用磁極吊帶把緊，避免磁極在豎起和掛裝過程中脫落，如圖10和圖11所示。

圖10 驅(qū)動(dòng)端工具安裝Fig.10 The tools installation of the drive end

圖11 非驅(qū)動(dòng)端工具安裝Fig.11 The tools installation of the non-drive end

（8）磁極豎起后，利用手拉葫蘆調(diào)整磁極垂直度，由于磁極較長(zhǎng)，磁極和磁軛之間的間隙較小，磁極的垂直至關(guān)重要。磁極起吊及垂直度調(diào)整如圖12和圖13所示。

（9）磁極掛裝時(shí)，應(yīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)至磁極T尾和磁軛T尾自由狀態(tài)下相互對(duì)應(yīng)，避免磁極在下落過程中出現(xiàn)扭斜現(xiàn)象；磁極應(yīng)緩慢下落，隨著磁極的下落拆除吊帶，并隨時(shí)監(jiān)控吊車重量變化，如磁極重量低于磁極重量的一半時(shí)，應(yīng)停止下落，拔出磁極檢查、重新處理。

圖12 磁極起吊Fig.12 Lift the pole

圖13 磁極垂直度調(diào)整Fig.13 Adjust the perpendicularity of the pole

（10）磁極全部掛裝完成后，在安裝磁極鍵之前需要進(jìn)行耐壓等實(shí)驗(yàn)，合格后進(jìn)行后續(xù)工作。

深圳抽水蓄能電站首臺(tái)機(jī)組磁極經(jīng)過上述處理，目前全部磁極已經(jīng)安裝完畢，磁極各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足國(guó)標(biāo)要求。

4 其余機(jī)組磁極掛裝處理意見

（1）磁軛外圓至中心尺寸加工掉0.5mm，磁極和磁軛之間配合間隙增加至1.5mm；

（2）對(duì)磁極鐵芯和磁軛配合面及加強(qiáng)焊縫處進(jìn)行修磨，不允許有高點(diǎn)；

（3）驅(qū)動(dòng)端磁極壓板T尾處倒角，便于磁極掛裝；

（4）磁軛段與磁極T尾配合的上、下平面修磨倒角，便于掛裝。

5 甩負(fù)荷試驗(yàn)磁極情況

2017年10月3日深圳抽水蓄能電站1號(hào)機(jī)組進(jìn)行了發(fā)電工況100%甩負(fù)荷試驗(yàn)，最高轉(zhuǎn)速達(dá)132.69%Ne，在甩負(fù)荷試驗(yàn)中由于離心力不斷增大，轉(zhuǎn)子開始膨脹，各傳感器測(cè)量得到的氣隙急劇減??；隨著導(dǎo)葉開始關(guān)閉，轉(zhuǎn)速開始減小，轉(zhuǎn)子持續(xù)收縮，氣隙逐漸增大。甩負(fù)荷試驗(yàn)中最大氣隙減小值轉(zhuǎn)子上部為-0.71mm，下部為-0.79mm，甩負(fù)荷試驗(yàn)前后氣隙沒有發(fā)生變化，說明磁軛的機(jī)械強(qiáng)度和磁軛狀態(tài)良好。詳見表1和表2。

表1 甩負(fù)荷試驗(yàn)過程平均氣隙變化Tab.1 The numerical value of average air-gap during load throw-off test

表2 甩負(fù)荷試驗(yàn)前后氣隙變化情況Tab.2 The comparison of numerical value before the load throw-off test to after the load throw-off test

6 結(jié)束語

深圳抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)首臺(tái)磁極順利掛裝，各項(xiàng)試驗(yàn)及轉(zhuǎn)子圓度全部滿足規(guī)范要求。1、2號(hào)機(jī)組磁極掛裝完成，為抽水蓄能電站磁極掛裝積累寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為抽水蓄能機(jī)組磁極和磁軛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要參考意義。

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楊雪峰（1982—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向：大、中型水輪發(fā)電機(jī)制造工藝。E-mail：yang7932955@163.com

李興邦（1980—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向：水輪發(fā)電機(jī)安裝。E-mail：389470731@qq.com

孫 影（1989—），女，工程師，主要研究方向：水輪發(fā)電機(jī)制造工藝。E-mail：570639823@qq.com

陳泓宇（1975—），男，工程師，主要研究方向：電站基建和電廠技術(shù)管理。E-mail：542120791@qq.com