卡魯瑪水電站定子修復(fù)施工工藝探討

劉 濤，張紅軍

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

1 引言

烏干達(dá)卡魯瑪水電站安裝有6臺100 MW水輪發(fā)電機(jī)組，定子是在制造廠內(nèi)進(jìn)行疊片和下線，分3瓣到貨，現(xiàn)場在機(jī)坑內(nèi)完成定子組圓后再對合縫位置進(jìn)行下線。鐵芯全圓504槽，36拼，每瓣定子各自按1/2疊片，鐵芯高1280 mm，鐵芯內(nèi)徑9400 mm，定子總重約160 t。

6#機(jī)的1瓣定子(+Y至+X區(qū)間)在陸路運(yùn)輸過程中發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致此瓣定子在廠內(nèi)疊裝的鐵芯和安裝的線棒出現(xiàn)不同程度的損毀，工地需對此瓣燒毀定子的所有線棒及其固定材料、下線材料和鐵芯沖片、通風(fēng)槽片、絕緣片、玻璃管等進(jìn)行拆除，然后重新對此瓣受損定子進(jìn)行鐵芯疊裝。

2 施工難點(diǎn)分析與應(yīng)對措施

2.1 施工難點(diǎn)

(1)定子鐵芯拆除后，需保證在工地疊裝的鐵芯與在廠內(nèi)疊裝的鐵芯同心且圓度符合要求[1]。

(2)更換的定子沖片是重新生成的，與原來同一批次生成的沖片存在厚度偏差，在保證每小段定子鐵芯疊裝層數(shù)的前提下，鐵芯高度可能與廠內(nèi)疊裝的鐵芯存在差異，導(dǎo)致合縫位置鐵芯高度不一致。

2.2 應(yīng)對措施

(1)把分瓣定子吊入機(jī)坑組圓，調(diào)整定子高程、中心、圓度符合要求后，再拆除受損部位的線棒、鐵芯。鐵芯拆除完成后，檢查定位筋的垂直度、半徑，由于現(xiàn)場無法復(fù)原廠內(nèi)進(jìn)行定子疊片的狀態(tài)，所以定位筋的垂直度與半徑偏差較大的，需要重新進(jìn)行調(diào)整，偏差小的則不再進(jìn)行調(diào)整[2]。疊片過程，每次壓緊前后，都需測量工地疊裝的鐵芯與工廠疊裝的鐵芯的絕對半徑，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整鐵芯圓度。

(2)工地進(jìn)行鐵芯疊裝前，測量合縫位置工廠內(nèi)疊裝的鐵芯高度及每小段鐵芯高度，根據(jù)壓緊計(jì)算數(shù)據(jù)安裝補(bǔ)償片，盡可能把工地疊裝的鐵芯高度和工廠疊裝的鐵芯高度保持一致。

3 定子修復(fù)工藝流程

定子在工地進(jìn)行修復(fù)，主要控制工地疊裝的鐵芯與在廠內(nèi)疊裝的鐵芯同心且圓度相符，工地疊裝的鐵芯高度與工廠疊裝的鐵芯高度吻合。清掃完受損定子后，把分瓣定子吊入機(jī)坑進(jìn)行組圓，調(diào)整定子的高程、中心、圓度符合要求，然后拆除受損定子的線棒、鐵芯和附件。再檢查下齒壓板水平和定位筋的垂直度、絕對半徑、弦距，然后進(jìn)行鐵芯疊裝、壓緊[3]。定子修復(fù)工藝流程如圖1所示。

圖1 定子修復(fù)工藝流程

4 定子組裝

(1)測量底環(huán)中心，并把樣點(diǎn)返至定子層。

(2)安裝測圓架支撐平臺和定子施工平臺，如圖2所示。

圖2 測圓架支撐平臺和定子施工平臺布置

(3)安裝測圓架，根據(jù)樣點(diǎn)把測圓架調(diào)整至機(jī)組中心。

(4)清掃定子，吊入機(jī)坑進(jìn)行組圓。

(5)安裝合縫螺栓、銷釘，調(diào)整定子高程、中心、圓度，擰緊定子基礎(chǔ)螺栓。

(6)拆除受損的線棒、鐵芯。

(7)清潔定子機(jī)座，對定子機(jī)座進(jìn)行補(bǔ)漆。

(8)調(diào)整檢查下齒壓板水平，調(diào)整檢查定位筋垂直度、弦距、絕對半徑。

(9)每瓣定子按1/2錯開疊片，每層沖片厚度0.5 mm，疊一張，分瓣面用1/2沖片。定子共有23小段沖片，第1段和第23段沖片厚度49 mm，中間21段沖片厚度50 mm。

(10)第1小段鐵芯按照特殊沖片型號205-204-203-202的順序進(jìn)行疊裝，每種特殊沖片疊裝高度為5 mm，即10張沖片厚度，共計(jì)20 mm，剩余29 mm疊裝201型沖片，第23小段鐵芯與第1小段鐵芯的沖片疊裝順序相反，中間21小段鐵芯疊裝201型沖片。第1小段和第23小段鐵芯需要用硅鋼片粘合劑粘牢。

(11)疊片前，根據(jù)定子RTD位置焊接RTD的固定裝置，疊片過程用測溫沖片疊出RTD槽，并將RTD粘在槽中。

(12)每個永久拉緊螺桿孔內(nèi)都需安裝絕緣擋塊，絕緣擋塊需要在疊片過程根據(jù)圖紙要求安裝在第1、2小段間、第4、5小段間、第8、9小段間、第12、13小段間、第16、17小段間、第19、20小段間、第22、23小段間。

(13)先疊裝60 mm高的沖片，每張沖片對稱安裝2個槽樣棒，槽樣棒安裝在線槽中間位置，槽樣棒伸出鐵芯不能超過100 mm，槽樣棒安裝過程應(yīng)小心，防止損傷沖片。

(14)疊片過程用塑料錘及時(shí)整形，特別注意分瓣面處的檢查和整形，不允許有沖片凸出分瓣面，每小段疊到一半和完成時(shí)，在沖片上墊25 mm的纖維板，用塑料錘敲擊沖片與定位筋接觸部位，使鐵芯與定位筋緊密接觸，無翹角[4]。

(15)整形和敲擊沖片時(shí)，必須用塑料錘，且不能用力過猛，防止損傷沖片絕緣漆；

(16)每疊完一小段，需要檢查有無疊錯，在鐵芯齒端和背部測量鐵芯高度。

(17)補(bǔ)償片的疊裝：第1段和第23段鐵芯禁止加補(bǔ)償片；正常兩層沖片間只允許加一張補(bǔ)償片，補(bǔ)償片需跳躍式分布，相鄰兩小段鐵芯不允許加相同寬度的補(bǔ)償片；補(bǔ)償片必須用定位筋鎖定，禁止安裝不能用定位筋鎖定的鋼補(bǔ)償片；齒部需要調(diào)整時(shí)，用由絕緣材料制成、不能用定位筋鎖定的補(bǔ)償片來調(diào)整，且該補(bǔ)償片必須與普通片在內(nèi)徑處粘接起來[5]。

(18)定子鐵芯壓緊分4次，第一次為鐵芯疊裝385 mm后進(jìn)行，第二次為鐵芯疊裝777 mm后進(jìn)行，第三次為鐵芯疊裝1169 mm后進(jìn)行，第四次為疊片完成進(jìn)行最終壓緊。每次壓緊必須是一小段鐵芯疊裝完成，上齒壓板安裝前，必須逐塊檢查與鐵芯接觸的面無高點(diǎn)、毛刺，且干凈。壓緊時(shí)，螺母需均勻多次壓緊，不能單次壓緊螺母過多，每次壓緊擰動螺母不超過一圈，防止鐵芯發(fā)生位移。預(yù)壓緊完成拆除壓緊裝置時(shí)，注意保護(hù)好鐵芯，拆除螺母的過程也需要均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，不能一次性完全把螺母松掉，每次松螺母擰動不超過3圈。壓緊前后分別按要求測量鐵芯的各尺寸數(shù)據(jù)。

(19)進(jìn)行定子鐵芯的鐵損試驗(yàn)，鐵損試驗(yàn)前，定子基礎(chǔ)需再次加固牢靠，防止定子機(jī)座因諧振而出現(xiàn)位移。

(20)試驗(yàn)后再次進(jìn)行定子螺桿的拉緊，并檢查拉緊螺桿的絕緣電阻。

(21)安裝合縫位置的特殊絕緣墊片。

5 鐵芯圓度與波浪度控制分析

定子鐵芯的圓度直接影響定子與轉(zhuǎn)子間的空隙間隙，圓度偏差會導(dǎo)致空隙間隙不均勻，進(jìn)而引起定子振動甚至導(dǎo)致掃膛現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)[6]?？刂贫ㄗ予F芯的圓度，主要從以下幾方面著手。

(1)定位筋的絕對半徑偏差和垂直度偏差是影響定子鐵芯圓度至關(guān)鍵因素。定位筋的對決半徑偏差大，就會導(dǎo)致定子鐵芯在周向上出現(xiàn)橢圓或不規(guī)則圓的情況，定位筋的垂直度偏差大，就會導(dǎo)致定子鐵芯在垂直方向上大小不一。

(2)定位筋與定子沖片在徑向方向貼合不緊密，疊片過程整形不到位，也會影響定子鐵芯的圓度。

(3)對于在工廠或在安裝間進(jìn)行疊裝的定子，吊裝至機(jī)坑的過程存在鐵芯變形，加上定子鐵芯的圓度測點(diǎn)有限和定子鐵芯在機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行圓度調(diào)整時(shí)無法精確調(diào)整每一個點(diǎn)的變形，所以鐵芯的局部變形是無法控制的。一般而言，大型水電站的定子組裝都會在機(jī)坑外進(jìn)行，就是為了避免定子吊裝過程產(chǎn)生的鐵芯變形在機(jī)坑內(nèi)無法全部測量和調(diào)整。

(4)定子鐵損試驗(yàn)產(chǎn)生的振動可能導(dǎo)致鐵芯松動或鐵芯變形，所以在鐵損試驗(yàn)后需重新拉緊鐵芯并再次檢查鐵芯圓度。

定子鐵芯的波浪度對機(jī)組運(yùn)行時(shí)定子鐵芯的溫升和諧波振動有著直接影響?？刂贫ㄗ予F芯的波浪度，主要從以下幾方面著手。

(1)控制定位筋的弦距，當(dāng)定位筋弦距偏小時(shí)，會導(dǎo)致沖片與定位筋的接觸部位出現(xiàn)翹角現(xiàn)象，還會造成每層沖片之間在軛部無法緊密貼合。一般在調(diào)整定位筋弦距時(shí)，把弦距調(diào)整至接近允許偏差的上偏差為宜。

(2)同一張沖片的齒部與軛部厚度不一致，多層沖片疊加的厚度偏差累積就會導(dǎo)致鐵芯的徑向波浪度出現(xiàn)較大偏差。主要根據(jù)分段壓緊的數(shù)據(jù)添加補(bǔ)償片來調(diào)整。

(3)壓緊順序不合理，會影響定子鐵芯周向波浪度。鐵芯的每一次分段壓緊，都必須采用多次壓緊、對稱壓緊的方式進(jìn)行。防止鐵芯受力不均勻或鐵芯出現(xiàn)位移。

6 結(jié)語

本文介紹了卡魯瑪水電站6#定子在運(yùn)輸過程燒毀后進(jìn)行工地修復(fù)的施工工藝、施工難點(diǎn)和應(yīng)對措施，總結(jié)了影響鐵芯圓度和波浪度的原因，可為類似工程的問題處理提供借鑒?？敩斔娬?#定子現(xiàn)場完成修復(fù)后，順利通過了定子鐵芯的低磁通試驗(yàn)，各項(xiàng)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。