大型貫流式機組定子機座與鐵芯組裝關(guān)鍵技術(shù)探討

(中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局，四川 都江堰，611830)

1 工程概況

老撾東薩宏水電站位于老撾人民民主共和國南部占巴色省境內(nèi)，電站采用堤壩式開發(fā)，以發(fā)電為主，主要建筑物包括兩岸混凝土重力堤壩、無閘門非常溢洪道、河中燈泡貫流式發(fā)電廠房及左岸敞開式開關(guān)站等?；炷恋虊巫畲髩胃?3m，長度約6.8km，水庫正常蓄水位為74.90m。電站裝機容量260MW(4×65MW)，多年平均發(fā)電量13.3億kW·h。

該電站發(fā)電機為三相交流同步、臥軸燈泡貫流式水輪發(fā)電機。發(fā)電機型號為SFWG65-72/8850，定子總重174t，轉(zhuǎn)子總重225t，現(xiàn)場疊片下線。發(fā)電機設(shè)備由阿爾斯通水電設(shè)備(中國)有限公司提供。

定子機座分三瓣到貨，現(xiàn)場組合焊接。定子機座外徑為9.4m，高度為3.87m，設(shè)有上下游大法蘭、中間環(huán)和大齒壓板等。定子端箍以及壓指均采用不導磁材料。機座下游側(cè)法蘭加工有一定傾斜角，以保證定轉(zhuǎn)子氣隙的均勻。

鐵芯沖片采用0.5 M250-50A優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片。沖片雙面涂覆固化時間短、收縮率小的F級絕緣漆。定子鐵芯采用雙鴿尾定位筋結(jié)構(gòu)，可以確保鐵芯能徑向自由膨脹，消除熱膨脹內(nèi)應力，避免鐵芯翹曲及定子機座有害變形，沖片外側(cè)開有鴿尾槽。鐵芯采用拉緊螺桿加高強度碟簧壓緊的結(jié)構(gòu)可有效防止鐵芯松動，保證發(fā)電機能長期安全穩(wěn)定運行。

2 施工準備

2.1 場地布置

發(fā)電機定子在安裝間定子工位進行組裝，在安裝間組裝時，利用定子工位中心位置的測圓架基礎(chǔ)板固定定子測圓架，按照定子機座基礎(chǔ)板分布圓尺寸及設(shè)計院圖紙，在安裝間預埋定子組裝基礎(chǔ)板，便于定子機座的調(diào)整、固定。

施工場地條件：定子機座應避免雨水澆淋和直接承受冷、熱氣流的吹襲。裝配場地的照明應充足；裝配場地應清潔、干凈，布置整齊，通風良好，并設(shè)置防塵措施。詳細布置情況如圖1所示。

圖1 定子在安裝間組裝布置

2.2 施工準備

定子組裝開工前，根據(jù)設(shè)備供貨商提供的技術(shù)文件、圖紙文件資料中規(guī)定的標準以及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，編制詳細的定子組裝施工措施提交監(jiān)理工程師審查，獲批準后進行施工。

按照設(shè)計圖紙資料，提前檢查定子組裝的各項尺寸，并提前開箱檢查定子組裝零件的尺寸、數(shù)量及質(zhì)量的驗收和試驗工作；如發(fā)現(xiàn)問題應及時與業(yè)主、監(jiān)理和現(xiàn)場廠家代表溝通。

3 組裝關(guān)鍵技術(shù)

3.1 定子機座、鐵芯組裝工藝流程

定子機座、鐵芯組裝工藝流程如圖2所示。

圖2 定子機座、鐵芯組裝工藝流程

3.2 定子機座組裝

將分瓣定子機座運至安裝間臨時場地放置，清掃分瓣定子機座。拆除定子機座內(nèi)部運輸支撐，用磨光機打磨平焊疤。按照圖紙安裝并焊接定子機座翻身用的吊耳板，并做相應的滲透檢測。

(1)按照圖紙尺寸在安裝間擺放好定子組裝支墩、楔子板、機座基礎(chǔ)板，初步調(diào)整好定子組裝支墩上表面水平，支墩的頂面高程差不大于2mm。用橋機豎立起單瓣定子機座，連接機座、組裝支墩及基礎(chǔ)板，臨時擰緊組合螺栓，檢查組合面間隙的情況。

(2)將第一瓣定子機座吊就位，引出線的方位與機坑實際安裝方位基本一致，吊裝后用臨時支撐及拉錨將分瓣定子機座可靠固定，以防傾覆，再將另一瓣定子機座吊裝就位，與第一瓣定子機座進行組合，并依次將定子機座組合成整體。

(3)用外徑千分尺校核測圓架中心柱直徑，將測圓架吊入安裝部位。并安裝測圓架轉(zhuǎn)臂，沿測圓架中心柱上、下移動測圓架的轉(zhuǎn)臂，極限行程位置應能滿足測量整個定子鐵芯部分軸向高度的要求。

(4)以定子機座下環(huán)板壓緊螺栓孔為基準調(diào)整測圓架的中心，將測圓架中心柱與拉緊螺桿孔的同心度初調(diào)整到0.35mm以內(nèi)；精調(diào)測圓架中心柱的垂直度，在測圓架中心柱的兩個相互垂直的方向上懸掛鋼琴線，利用鋼琴線對測圓架中心柱進行找正，要求其垂直度不應大于0.02mm/m，且最大不應超過0.05mm；并檢驗測圓架轉(zhuǎn)臂周向測量的精度及軸向跳動，全范圍內(nèi)起落測圓架轉(zhuǎn)臂，測量中心柱垂直度應合格，利用在轉(zhuǎn)臂上放置精密水平儀(精度0.02mm/m)的方法檢驗中心柱轉(zhuǎn)臂水平度，使水平儀的水泡在轉(zhuǎn)臂處于任意回轉(zhuǎn)位置時，均能保持在精度規(guī)定的范圍內(nèi)。測圓架調(diào)整完畢將其可靠固定，鎖緊測圓架上的全部調(diào)節(jié)螺栓和組合螺栓，以防使用中松動而影響測量結(jié)果，并將測量結(jié)果記錄在記錄表中。

(5)用測圓架測量定子機座下環(huán)板壓緊螺栓孔與測圓架同心度，利用千斤頂對定子機座進行調(diào)整，控制好定子機座下環(huán)板與測圓架中心柱同心度，并調(diào)整定子機座合縫處徑向、軸向錯牙，使錯牙量不超過1mm，把緊組合螺栓，調(diào)整完成后拆除臨時千斤頂。測量定子機座各環(huán)板半徑值、下環(huán)板水平度、下環(huán)板壓緊螺栓孔半徑值，均應滿足設(shè)計圖紙和規(guī)范要求，做好測量記錄。

(6)根據(jù)定子機座的具體結(jié)構(gòu)對定子機座合縫板之間的焊縫進行焊接及檢驗，所有焊縫應按設(shè)備廠家提供的技術(shù)要求進行探傷。

(7)復測定子機座焊接后的尺寸，并將測量果記錄在記錄表中。

(8)焊接完畢后再次測量機座上層各環(huán)板外的各環(huán)板絕對半徑值，對絕對半徑小于設(shè)計值的環(huán)板應進行切割處理，并將處理后測量的結(jié)果記錄在記錄表中。

(9)對定子機座進行清掃，封堵機座消音空。并按圖紙的技術(shù)要求對焊縫處進行噴漆。

3.3 定子鐵芯組裝

3.3.1 第一根基準筋安裝、調(diào)整

選擇一根加工精度比較好的定位筋作為基準筋，按照設(shè)計圖紙要求進行定位(也可以直接利用永久螺栓孔距中心)，利用“C”型夾將定位筋托塊固定，調(diào)整好第一根基準筋。

3.3.2 大等分基準筋安裝、調(diào)整

(1)另外挑選9根加工比較好的定位筋，作為10大等分基準筋；

(2)以基準筋為基準，利用內(nèi)徑千分尺(也可利用百分表)與定子測圓架配合，調(diào)整各大等分定位筋、弦長、半徑及扭斜；

(3)調(diào)整合格后，點焊定位筋托塊，復測所有數(shù)據(jù)。

3.3.3 其它定位筋安裝、調(diào)整

(1)安裝其余定位筋，以調(diào)整合格的基準筋為準，調(diào)整大等分之間的定位筋，利用測圓架和弦距樣板檢查、調(diào)整定位筋的半徑、弦長；

(2)完成所有定位筋的調(diào)整、點焊工作后，全面檢測所有定位筋的徑向和周向垂直度、內(nèi)圓半徑、徑向扭斜及弦距，若測量值超出允許公差，則進行個別的重新調(diào)整；

(3)所有定位筋調(diào)整完成后，復測所有數(shù)據(jù)。

注意事項：①定位筋有起吊螺孔應位于上方；②定位筋托塊與定子機座環(huán)板上的鋼板應均勻接觸(間隙≥0.5mm時，進行修磨處理)，定位筋側(cè)面與托板間隙大于0.2mm時，要求塞緊，且基本在中心位置；③定位筋背部與托塊間有1mm間隙，利用專用墊片(或鋼楔)楔??；④定位筋底部與機座下環(huán)板間放置5mm的鋼墊片；⑤定期對測圓架進行檢查，如果數(shù)據(jù)超差，必須進行重新調(diào)整。

3.3.4 定位筋焊接

焊接的全過程中，對定位筋的半徑、弦長進行跟蹤監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)變化異常，對焊接程序進行適當調(diào)整，以滿足定位筋的焊后各技術(shù)尺寸要求。

3.3.5 下齒板安裝

按圖紙要求以定位筋為基準用沖片為樣板調(diào)整下齒壓板，測量并記錄下壓板的水平度。要求平面度2mm，相鄰齒壓板高差1mm。

將兩個銷釘通過用定位筋定位的沖片分別插入每塊下齒壓板靠近兩端的孔里，同時晃動銷釘，目的是為了調(diào)整沖片、下齒壓板、定子機座環(huán)板上缺口的相對位置，使螺桿能順暢通過。

對定子機座整體進行清掃，徹底清理機座內(nèi)壁與環(huán)板、焊縫，用汽油洗去油污，用壓縮空氣吹凈表面，并對焊縫處進行刷漆，注意保護好定位筋。

3.4 定子鐵芯分段疊壓

定子鐵芯由0.5mm厚硅鋼片疊裝而成，疊裝一定高度，分層壓緊，并用高強度螺栓壓緊，定子鐵芯通過鴿尾形定位筋固定于定子機座上。鐵芯總高度為2000mm，共計43小段，鐵芯采用分段疊裝、壓緊，共分6次壓緊。

3.4.1 施工準備

由于定子鐵芯疊裝配場地要求清潔、干凈、布置整齊且通風良好，為滿足這一要求，應采取必要的防塵措施，制作安裝相應的保護工裝，并制作疊片片臺和其它臨時工裝，清點定子鐵芯疊壓的專用工器具。

開箱檢查定子鐵芯的質(zhì)量，并測量沖片厚度，由于沖片厚度存在偏差，需要測量大約50堆的高度，每堆高度要在外角處用卷尺測量，記錄數(shù)據(jù)為下一步計算用。在每次疊片前，根據(jù)每次的測量結(jié)果計算需加入補償片的數(shù)量。

3.4.2 疊裝工作

按圖紙要求，分層整圓疊片，整圓由30張疊裝而成，采用順時針疊片，按照圖紙規(guī)定的層間交錯一根定位筋的方式疊片。要求相鄰片接縫正確，邊疊邊整形，疊片的過程中應隨時對沖片進行清潔和整形，利用鐵芯槽內(nèi)的槽樣棒對鐵芯進行定位，保持槽形整齊，無突出錯牙。注意沖片記號槽應一致，折邊卷角、斷齒、油污、裂紋、漆膜不均等有缺陷的沖片不允許疊入；通風槽片的通風槽鋼點焊是否牢固，槽鋼尖端上翹，未平好的通風槽片不應疊入。

(1)疊裝過程中用錘輕敲鐵芯，使其底部靠緊；用整形棒插入線槽中左右敲打，使線槽兩側(cè)平滑，用通槽棒檢查應暢通無阻。在開始疊片之前，必須輕敲沖片使之緊靠定位筋。當疊片超過托塊100mm時取出定位筋后的墊片。

(2)每一小段鐵芯疊完后，用C形夾夾緊鐵芯線槽端部，用游標卡尺抽樣測量小段高度并作記錄，要求每小段高度不超過設(shè)計高度±0.5mm。若小段高度超出圖紙允許偏差太多，應在下一小段對小段疊片高度進行補償調(diào)整，防止總高度的累積偏差過大。

(3)鐵芯疊片至圖紙規(guī)定的壓緊高度時進行分段預壓緊。安裝上壓板、壓緊套管、預壓緊螺桿，按照廠家技術(shù)要求用力矩扳手對稱均勻壓緊，壓力逐漸增加，緊背部螺桿。

(4)達到規(guī)定壓緊力后，測量鐵芯齒端、槽底、背部的高度，用通槽棒檢查線槽尺寸，測量鐵芯半徑、圓度等驗收數(shù)據(jù)。

(5)拆除預壓緊工具，按上述方法繼續(xù)進行鐵芯堆積。

(6)根據(jù)上次壓緊后的測量數(shù)據(jù)，在下次疊片過程中添加補償片(疊片過程中可墊絕緣扇形片進行調(diào)節(jié)，補償片加在每小段的中間位置)，使鐵芯高度、波浪度及內(nèi)外圓高差滿足圖紙要求。

(7)在疊片過程中安裝定子鐵芯背部的RTD，將所有RTD的電纜從定子鐵芯背部以及上下壓緊裝置，拉到中間端子箱。

3.4.3 預壓工作

安裝和調(diào)整上端工裝壓板。在安裝上端工裝壓板之前檢查受力面有無損傷；用銼子除毛刺，漆滴等。利用扳手依次交叉擰緊螺母，依次對每個螺母擰緊一圈，重復這個操作直到用扳手擰不動為止。

3.4.4 預壓緊鐵芯測量

用卷尺測量鐵芯高度，精確度為0.5mm。在齒端和鐵芯背部測量高度(每段各一套測點)，在試驗單上記錄結(jié)果。每次測量高度應符合圖紙的最終要求，與高度平均值偏差超過0.5mm的部分在下一段疊片過程中要考慮進行補償。

3.4.5 定子鐵芯最終疊壓

根據(jù)圖紙在最后一次預壓后噴涂定子鐵芯螺桿。根據(jù)最后一次預壓的情況和鐵片厚度抽查結(jié)果，準確計算需要疊裝的鐵片層數(shù)(最后一小段高度不能變)，以滿足鐵片最終壓緊后的高度、波浪度等技術(shù)指標。按照計算結(jié)果進行疊片，并進行最終壓緊。根據(jù)后述的要求完成定子鐵芯的最終壓緊和測量，根據(jù)圖紙要求在上端和下端涂膠(內(nèi)圓側(cè))。

3.4.6 最終鐵芯測量

利用卷尺測量鐵芯的長度，精確度為0.5mm。在鐵芯的齒端和背面測量鐵芯的長度(每片一個測點)，在試驗單上記錄測量值。用刀片檢測每個鐵芯壓齒的壓緊度，用粉筆標明疏松的地方，通過松動壓緊螺栓并插入補償片校正；不要卸除壓緊螺栓上的所有壓力，一旦可以插入補償片，就停止松動壓緊螺栓，用最終壓力擰緊松動的壓緊螺栓。拆除槽樣棒，利用通槽棒檢查鐵芯線槽尺寸，測量10%壓緊螺栓的伸長值，在試驗單上記錄試驗結(jié)果；利用測圓架測量鐵芯內(nèi)半徑，并記錄在試驗單上。檢查上下壓指與鐵芯齒位置的對應偏差，對壓緊螺栓進行絕緣電阻實驗，并記錄結(jié)果。

拆除所有臨時工裝，清理場地，對定子機座及鐵芯等各部件進行認真清掃，尤其是通風溝、鐵芯槽及背部，絕對不允許其他金屬和雜物存在。

4 結(jié)語

本文詳細闡述了大型貫流式機組定子機座組裝和鐵芯疊片的關(guān)鍵技術(shù)，鐵芯疊片采用交錯搭接的疊片方式，可以提高鐵芯的剛度，防止鐵芯翹曲變形。疊片時采用分段壓緊方式，并通過油壓千斤頂對定子鐵心進行整體壓緊，可以精確控制鐵芯的壓緊力并確保壓緊力的均勻；另外，采用多次預壓緊方式，可以確保鐵芯在各種工況下無異常振動和響聲。該安裝工藝可供同類型機組安裝參考。