苗尾水電站350 MW轉子裝配工藝研究與質量控制

鄒偉侃

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 概述

苗尾水電站裝有4臺結構相同350 MW的水輪發(fā)電機組。其發(fā)電機轉子主要結構包括轉子支臂、磁軛、磁極、引線。由于直徑過大，轉子支臂為斜立筋圓盤式焊接結構，包括1個中心體和4個外環(huán)支臂組件，配有16組主立筋和副立筋；磁軛沖片用3 mm厚的WDER600鋼板沖制而成，整圓14片，每1張沖片為一層搭疊，層間相錯一個極距并俯視正向4層反向4層循環(huán)疊片，磁軛用拉緊螺桿沿軸向拉緊，以形成一個整體；轉子有56個磁極，每個磁極設2個T尾，磁極通過T尾與磁軛上相應的T尾槽掛裝；轉子引線為銅板型母線。組裝完成后轉子最大外形徑向尺寸為13 002 mm，軸向尺寸為2 900 mm，總重936.445 t。其主要參數(shù)如表1：

表1

2 轉子組裝工藝流程

轉子組裝主要工藝流程為：設備到貨清點及支墩水平調整→中心體及轉子支臂組裝、測圓架安裝調整→轉子支臂焊接及打磨探傷→副立筋測量配刨，磁軛片處理，制動環(huán)板安裝→副立筋安裝焊接→下壓板安裝調整→磁軛疊裝、壓緊、加熱→磁極掛裝及調整→磁極阻尼環(huán)及其余附件安裝，引線安裝→轉子整體電氣試驗及轉子吊裝。

2.1 設備到貨清點及支墩水平調整

（1）清點已經到貨的設備，建立臺賬。檢查是否漏發(fā)、錯發(fā)設備或材料，并合理安排堆放點。同時準備25～600 mm內徑千分尺2把、50～7 000 mm內徑千分尺（另配有1把1 000 mm測桿）1把，百分表4個，框式水平儀1個，水準儀等測量工器具[1]。

（2）將支墩吊裝至轉子工位并與基礎板點焊在一起，在支墩上設置24對廠家提供的楔子板并調平，楔子板頂面距地面1 030～1 040 mm，方便以后施工。

2.2 中心體及轉子支臂組裝、測圓架安裝調整

（1）中心體吊裝前清掃干凈。中心體吊起后檢查下法蘭面無高點涂黃油后吊至支墩楔子板上，通過調整楔子板來調整中心體水平。然后將楔子板點焊在一起復測中心體水平無變化。

（2）將分瓣的支臂和中心體用把合螺栓通過合縫塊初步把合在一起。施工中注意每次吊裝支臂均要保證支臂支撐完全承重。支臂掛裝后用支撐調節(jié)支臂水平，使制動環(huán)板安裝面水平在2 mm內，主立筋垂直度不大于0.25 mm/m。

（3）檢查中心體上法蘭面平面度小于0.02 mm/m，用徑向和軸向頂絲調節(jié)測圓架與中心體同心度及測圓架本身水平度，采用極限法，不斷縮小徑向和軸向偏差至同心度不大于0.04 mm，水平度不大于0.02 mm/m。

（4）安裝調整測圓架后在合縫塊間加墊，調整支臂半徑及合縫位置相鄰兩支臂弦距，讓弦距偏差在±3 mm內，擰緊把合螺栓。在所有焊縫位置焊接臨時加強板，復測半徑及弦距無變化。

2.3 轉子支臂焊接及打磨探傷

轉子支臂與中心體焊接前先架設監(jiān)測用百分表，焊接采用分段退步的焊接工藝。焊接過程中采用錘擊消應的施工方法，同時根據(jù)焊接監(jiān)測數(shù)據(jù)，隨時調整焊接順序確保焊接變形量。焊接完成經無損檢測合格噴漆。分段焊接順序如圖1所示。

圖1 分段焊接順序

2.4 副立筋測量配刨，磁軛片處理，制動環(huán)板安裝

（1）安裝配筋工具并調平，測量調整配筋工具的扭斜、半徑、弦距及主立筋垂直度、外徑尺寸，在主立筋上畫出副立筋安裝基準線及螺孔中心位置線，根據(jù)主立筋尺寸配刨副立筋，并進行螺孔加工。施工過程中可以在測圓架上架設2塊百分表，1塊用來調整扭斜，另1塊調整半徑。因為半徑對副立筋的周向位置無影響。測量弦距時盡可能靠近測量柱底部，因為越靠近頂部變形可能會越大。副立筋配刨量測量如圖2所示。

（2）在副立筋測量配刨過程中，可以同時進行磁軛沖片的清洗稱重工作，之后以0.2 kg重量等級分類存放，抽樣檢查計算每類沖片平均厚度。磁軛片除清洗表面油污、雜物時，為保持清洗不被二次污染，清洗場地需要有必要的預防沙塵的舉措，并且在存放磁軛沖片的箱子底部墊干凈塑料布。

圖2 副立筋配刨量測量

（3）制動環(huán)板按出廠編號安裝在制動環(huán)板安裝平面，制動環(huán)板接頭位置高差不大于2 mm，整圓波浪度小于2 mm。調整時可添加薄墊片，并最終保證制動環(huán)板到轉子中心體下法蘭面高差為310 mm。

2.5 副立筋安裝焊接

副立筋根據(jù)基準線預裝調整后，采取手工電弧焊焊接，焊接順序為：先分段對稱跳焊主立筋結合面立縫，再從中間向兩端上下交替封堵固定螺栓孔。焊接后測量記錄副立筋凹槽處半徑。

2.6 下壓板安裝調整

在基礎板上沿磁軛下壓板圓周均布支撐工具，通過調整支撐工具的頂絲調平下壓板徑向水平小于0.5 mm，周向波浪度小于2 mm。用磁軛沖片檢查下壓板螺孔位置，合格后將下壓板與基礎板通過臨時支撐螺桿焊接在一起。

2.7 磁軛疊裝、壓緊、加熱

根據(jù)磁軛片重量、厚度及轉子裝配圖計算列出磁軛片堆積配重表（通風槽片也計入配重表），配重原則為上下兩端堆放重量較輕的磁軛片，中部堆放較重的磁軛片。凸鍵校正平直后和磁軛副鍵一并與副立筋兩兩相應配對。

按照磁軛裝配圖和磁軛堆積表按每1張沖片為一層搭疊，層間相錯一個極疊片，當疊片高度120 mm時放入T尾工具。T尾工具安裝如圖3所示。

圖3 T尾工具安裝示意圖

疊片時需在每張沖片孔中插入定位銷，銷子成對角排列，疊片至760 mm、1 360 mm、1 960 mm、2 560 mm左右高度時根據(jù)中圈、內圈、外圈各預壓一次，定位銷隨疊片高度增加向上移動。

在施工過程中，可以用銅錘整形磁軛片，控制磁軛圓度。每次預壓前，測量磁軛水平波浪度及圓度，并用千斤頂、木方等材料及工器具調整圓度至6 143±0.60 mm要求。疊片過程中根據(jù)水平度、波浪度、磁軛片徑向高差等控制指標，添加補償片。測量圓度過程可以再測圓架上架設3塊百分表，同時測量磁軛圓度，但必須保證百分表在同一位置校零。

疊片完成后，根據(jù)中圈、內圈、外圈對稱更換拉緊螺桿為永久螺桿，并調整永久螺桿下部預留量相同，記錄螺桿拉伸至3.81～3.95 mm時的壓力值。檢查10%伸長量，沒有達到的繼續(xù)加大液壓拉伸器壓力，再次拉緊所有螺栓。

根據(jù)磁軛與轉子副立筋凹槽之間的距離計算熱打鍵厚度，搭設防風棚，用加電加熱塊給轉子加熱，保溫被保溫，同時每30 min監(jiān)測磁軛溫度，根據(jù)溫差退投加熱塊，最終使磁軛溫升平衡，在磁軛脹開后安裝已經配對墊片，停止加熱，并緩慢均勻冷卻。

2.8 磁極掛裝

徹底清掃轉子，檢查磁極外觀，記錄磁極重量，計算磁極配重，進行個體、整體耐壓試驗。在計算磁極配重時，將對稱最大不平衡重量放在和引線徑向位置，減少最大不平衡重量。

檢查并處理T型槽位置、磁極T尾。根據(jù)磁軛外徑、磁極鍵確定磁軛外加墊及磁極墊條厚度，用手工氬弧焊焊接，再根據(jù)計算所得磁極掛裝表對稱掛裝磁極，并調整磁極中心高程與磁軛中心高程高差在1.5 mm內，圓度不大于設計空氣間隙的3%。

2.9 磁極阻尼環(huán)及其余附件安裝，引線安裝

（1）安裝磁極阻尼環(huán)及其余附件。阻尼環(huán)、連接片配鉆后處理毛刺，安裝在極間相應位置。在安裝附件過程中，將鎖片預先彎起，待螺母擰緊后，可用大力鉗直接鎖上鎖片，再用小錘敲緊。

（2）根據(jù)安裝部位配鉆引線板，擺正墊塊并焊接在轉子支臂上。引線連接處作絕緣處理，用云母帶、玻璃絲帶纏繞并刷環(huán)氧漆。

2.10 轉子整體電氣試驗及吊裝

（1）對安裝完成的轉子做直流電阻測試、轉子繞組總絕緣電阻測試、交流阻抗測試以及耐壓測試。轉子繞組總絕緣電阻不小于0.5 MΩ，交流耐壓試驗4 100 V下1 min一次性通過。

（2）用2臺550 T橋機并車后吊起轉子，監(jiān)測轉子起吊前后撓度變化不超過0.50 mm，之后吊入機坑。

3 結語

本文對轉子現(xiàn)場組裝過程中裝配工藝及流程作了詳細的說明，并對先進的施工經驗作了總結。苗尾4臺機組轉子運行穩(wěn)定，現(xiàn)就苗尾電站轉子組裝工藝質量控制成果與各位分享，以期對類似大型水輪發(fā)電機組轉子的組裝提供參考借鑒。