VPI少膠線棒的質(zhì)量控制

苗帥玉，黃堅浩

(浙江富春江水電設(shè)備有限公司，浙江杭州 311504)

0 引言

目前高壓電機(jī)定子線圈主絕緣系統(tǒng)歸納起來主要有兩條技術(shù)路線：一條是多膠的模壓式絕緣，一條是少膠的真空壓力浸漬(VPI)式絕緣。少膠VPI絕緣云母含量顯著提高，絕緣內(nèi)部無氣隙，整體性良好，導(dǎo)熱性提高，從而提高電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)、運(yùn)行壽命及運(yùn)行可靠性，有利于提高絕緣的電氣性能、耐電暈性和耐電壽命，總體上提高線圈質(zhì)量的穩(wěn)定性。國內(nèi)外各大公司近年來投入巨大的人力、物力、財力，進(jìn)行一系列的研究，促進(jìn)少膠VPI絕緣系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)定子線圈制造上的應(yīng)用及推廣。因此對于少膠VPI絕緣系統(tǒng)線圈制作過程的質(zhì)量控制，顯得尤為重要。

1 少膠線棒生產(chǎn)工藝流程

材料準(zhǔn)備、檢驗-落料、刮頭-換位編織-換位填充材料包扎-直線膠化-端部成型-端部膠化-彎頭、焊頭-鋸頭、整頭-線棒預(yù)烘-包扎主絕緣-真空壓力浸漬

線棒拆模、清理-整頭-試驗-刷漆

2 質(zhì)量控制關(guān)鍵項

2.1 材料檢驗須滿足使用要求

定子線棒是發(fā)電機(jī)的核心部件，必須對線棒的使用材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗，合格后方可投入使用。

(1) 滌綸玻璃絲燒結(jié)線的外觀有無缺陷，尺寸、絕緣厚度符合圖紙要求，電氣強(qiáng)度、耐刮試驗及直流電阻按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查確認(rèn)；

(2) 云母帶外觀無氣泡、針孔及外來雜質(zhì)，不能粘連、分層、云母紙斷裂及玻璃布抽絲等，膠黏劑分布均勻；云母帶尺寸及公差符合技術(shù)說明要求；云母帶云母含量、揮發(fā)物含量、電氣強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度及膠化時間等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢查確認(rèn)；

(3) VPI浸漬膠外觀無雜質(zhì)，應(yīng)對其不同溫度條件下的黏度及儲存穩(wěn)定性進(jìn)行測定。

2.2 線棒股線的羅貝爾換位及股線間絕緣性能

定子繞組線圈因采用多股并繞方式，為降低股線間的循環(huán)電流引起的附加損耗，需要對股線進(jìn)行編織換位；同時為確保股線間的絕緣性能，在換位編織位置須增加絕緣墊片補(bǔ)強(qiáng)，為保證排間的絕緣性能及熱壓后的整體性，在兩排股線間須墊排間絕緣。

(1) 換位壓型模具表面平整，光潔，R處平滑過渡，確保壓型時股線表面絕緣不破損；

(2) 換位絕緣墊片的長度要控制適當(dāng)，應(yīng)略長于股線換位節(jié)距，墊入時墊片中心與換位節(jié)距中心對應(yīng)；

(3) 排間絕緣使用前應(yīng)冷藏保存，寬度應(yīng)嚴(yán)格控制。

2.3 線棒的半成品熱壓固化

線棒直線兩側(cè)墊入換位填充絕緣，放入直線熱壓模中進(jìn)行加溫加壓固化，出模后進(jìn)行尺寸外觀檢查，并檢查固化狀態(tài)，測量截面尺寸并記錄。在各股線黏結(jié)良好的狀態(tài)下進(jìn)行股線絕緣測試，質(zhì)檢合格后進(jìn)行成型及端部固化。

(1) 換位填充絕緣的長度、寬度及厚度尺寸，線棒試制過程嚴(yán)格控制，避免線棒側(cè)面填充不飽滿或流淌到線棒寬度面，影響線棒尺寸；

(2) 熱壓參數(shù)的設(shè)定及監(jiān)控，熱壓參數(shù)經(jīng)過線棒試制后確定，過程中嚴(yán)格按照設(shè)定參數(shù)執(zhí)行，過程中監(jiān)控溫度、壓力及時間參數(shù)，如有異常應(yīng)及時排除；

(3) 少膠VPI線棒主絕緣含膠量少，主絕緣壓縮率低，因此膠化線棒外觀及尺寸公差控制要求高，外觀要求棱邊倒角光滑、均勻，尺寸公差控制±0.1 mm，以保證線棒的絕緣尺寸、電氣、機(jī)械性能；

(4) 用110 V交流電壓檢查線棒一端每排相鄰股線、相鄰排股線是否短路，如若有短路，確認(rèn)后須進(jìn)行修復(fù)。

2.4 線棒的主絕緣及防暈層包扎

少膠VPI線棒的主絕緣包扎一般都在數(shù)控包帶機(jī)上進(jìn)行，確保包扎均勻，張力一致，防暈結(jié)構(gòu)采用手包防暈層，與主絕緣同步熱壓固化。主絕緣對線棒的總體性能有著重要的影響，整個包扎過程要在恒溫恒濕的防塵室內(nèi)操作，包扎完成后要測量及記錄包扎尺寸。

(1) 線棒包扎前，對半成品線棒外觀進(jìn)行檢查，確認(rèn)表面無灰塵、油漬等，棱邊倒角均勻無損傷，線棒寬面股線之間無流膠滲入；

(2) 云母帶的型號、規(guī)格及材質(zhì)經(jīng)過檢驗后方可投入使用；使用前確認(rèn)材料的柔軟度，必要時先加熱再使用；

(3) 包扎層數(shù)、張力、疊包率等參數(shù)滿足工藝要求，包扎過程注意監(jiān)控；臨近包扎結(jié)束時，用卡尺測量包扎尺寸，以便必要時調(diào)整包扎層數(shù)，當(dāng)層數(shù)與測量尺寸沖突時，以測量尺寸為準(zhǔn)；

(4) 高低阻包扎時用專用手套，包扎服帖無褶皺，末端平齊。

2.5 線棒的VPI階段

少膠線棒的VPI階段主要包括線棒的裝模、VPI程序的運(yùn)行、線棒的高溫固化及拆模。這個階段是線棒生產(chǎn)質(zhì)量控制的關(guān)鍵，拆裝模直接影響線棒的外觀、尺寸，VPI程序的運(yùn)行則直接影響線棒是否浸透及其電氣性能。

(1) 線棒裝模前確認(rèn)模具清理干凈，線棒上無異物、褶皺，避免凹坑；

(2) 注意裝模過程中裝壓的先后順序，加壓前注意保護(hù)線棒，避免異物落入；裝壓后注意檢查，墊壓條到位、側(cè)板無上浮，以避免尺寸偏差；

(3) VPI程序運(yùn)行階段，首先要確保程序經(jīng)過驗證，輸入正確，在運(yùn)行過程中監(jiān)控真空度、浸漬膠溫度及壓力是否與參數(shù)吻合，浸膠過程是否存在異常，是否有漏膠，浸漬膠液面是否滿足要求等，線棒固化時設(shè)定好溫度監(jiān)測點，過程做好監(jiān)控，這些參數(shù)直接影響到線棒的電氣性能；

(4) 線棒拆模時注意避免磕碰，拆除表面收縮帶時避免劃傷絕緣層，打磨去除線棒端頭焊接部位的殘膠。

3 制造過程中主要質(zhì)量問題的分析及解決

以項目A質(zhì)量統(tǒng)計為例，生產(chǎn)過程中的質(zhì)量因素如圖1所示。

圖1 質(zhì)量問題匯總統(tǒng)計

從上述餅狀圖可以看出，浸不透及端部發(fā)空是少膠線棒生產(chǎn)過程中的主要質(zhì)量問題。

3.1 質(zhì)量問題的分析

公司采用的浸漬樹脂是環(huán)氧酸酐浸漬樹脂。VPI浸漬樹脂剛使用初期，線棒端部發(fā)空情況較為嚴(yán)重，隨著VPI浸漬膠使用周期的增長，以及使用過程中水汽等雜物的侵蝕，浸漬樹脂黏度增加，線棒端部發(fā)空情況逐步好轉(zhuǎn)。線棒浸不透的情況逐步增多，因此可以初步判斷浸漬膠的黏度是影響線棒端部發(fā)空及浸不透的關(guān)鍵因素，如圖2所示。綜合分析認(rèn)為：浸漬膠黏度過低，容易造成線棒端部浸漬樹脂流失過多而造成線棒端部發(fā)空，浸漬樹脂黏度過高，容易造成線棒浸不透。

圖2 浸漬樹脂60°下儲存黏度變化曲線

3.2 質(zhì)量問題的解決

黏度是決定浸漬樹脂流動性和滲透性的主要因素，只有黏度適當(dāng)才能實現(xiàn)對線棒的充分浸漬，因此在線棒生產(chǎn)過程中，控制好浸漬樹脂的黏度至關(guān)重要。

通過圖3浸漬樹脂黏度與溫度變化曲線可以看出，浸漬樹脂的黏度隨著溫度升高而逐步降低，因此在浸漬樹脂使用初期，降低浸漬樹脂的浸漬溫度，隨著浸漬樹脂使用周期增長，黏度增加，逐步提高浸漬溫度，從而保證浸漬樹脂在一定的黏度下使用，避免產(chǎn)生線棒端部發(fā)空及浸不透。

4 結(jié)語

通過對少膠VPI線棒生產(chǎn)過程中一系列措施的實施，極大提高了VPI少膠線棒生產(chǎn)的合格率，由最初的82%左右提高到目前的95%左右。同時經(jīng)過作業(yè)過程中經(jīng)驗和技術(shù)的消化吸收及對各工序關(guān)鍵問題的分析解決，制定并執(zhí)行相應(yīng)的預(yù)防措施，為后期VPI少膠線棒的生產(chǎn)提供了可靠的質(zhì)量保證。

圖3 浸漬樹脂黏度與溫度變化曲線圖