机组定子铁芯现场组装技术在桐柏电站的应用

颜广文，范文捷，樊卫彬

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

机组定子铁芯现场组装技术在桐柏电站的应用

颜广文，范文捷，樊卫彬

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 天台 317200）

经计算，桐柏蓄能电站铁芯叠装后内径6 500mm，铁芯总高度2 630mm，叠装后的定子总重为280.6 t，考虑实际因素，利用整体运输，故采用定子机架分三瓣分体运输至施工现场与定子铁芯一起在现场进行叠装的办法。本文主要介绍桐柏抽水蓄能电站发电机定子安装的技术要求及安装工艺，提出了定子安装过程中的工艺难点重点，为其他电站定子现场组装提供经验。

抽水蓄能；大型机组；定子；现场叠装

1　引言

桐柏抽水蓄能电站是一座日调节纯抽水蓄能电站，在电网中承担调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等任务，定子组装尤其是定子铁芯叠装质量的好坏，将直接影响到机组的出力和温升。因此，在叠装施工过程中，对定子铁芯叠装的工艺流程及质量控制有很高的要求。

2　工艺过程

2.1定子安装程序（见图1）

2.2定子机架组合、测量中心柱安装调整与安装要点

（1）定子机架组合：用3m平尺检查3瓣定子机架组合面的弯曲、扭曲等变形情况；安装定子组合缝垫片，将组合垫片与机架组合面的一边进行点焊固定,打磨焊缝使其不高于垫片；安装定子分瓣吊装专用吊具，翻身后直接吊放至安装间定子基础板上进行组合，待三瓣定子机架合拢后，安装组合缝锥销（40mm）将其定位（每个组合缝7个），安装组合螺栓（M36mm，每个组合缝32个），组合螺栓的拧紧力矩为1100N·m；机座与定子基础合缝间隙＜0.05mm，局部1/3深度内不大于0.1mm，机座合缝间隙：≤0.10mm，螺栓周围≤0.05mm；组合的定子机架符合要求后将固定在9个支墩上（吊起高度应高于定子组合支墩上表面50mm），然后调整定子水平度（利用在支墩与定子机腿间加垫片方法调整）。测量方法：从上机架基础板吊钢卷尺，在底部利用水准仪测量；待水平度调整合格后，将定子支墩基础板点焊；焊接定子机腿的组合缝（定子基座如图2所示）。

（2）安装测量中心柱（简称中心柱）：中心柱的三根基础支墩，安装中心柱，利用中心柱的水平、垂直调整螺栓调整中心柱的垂直度，中心柱的垂直度要求0.02mm/m即全长2 900mm范围内垂直度偏差0.058mm；在地面打膨胀螺栓和安装压板将三根基础支墩固定；利用中心柱及内径千分尺测量定子环板半径，根据测量结果确定定子中心，中心找正后复测、调整中心柱垂直度(0.02mm/m)，并在机架环板上做中心柱定位标记点，记录数值。检查各齿压板的整体齿面不平度，若其不平度大于0.5mm/m则需打磨至合格。向及周向利用2把磁性水平尺），垂直度调好后将定位筋托板与定位筋点焊（2.5mm焊条点焊三面），要求托板与机架环板上面基础板接触良好（托板的数量共计300块，每根定位筋上6块），拆下定位筋（定位筋与机架应环板上的位置打钢字码进行标记，顺序从下游侧开始按照顺时针方向1到50依次标记），焊接托板与定位筋角焊缝，每道焊缝的焊接层数需焊接两道（除托板底部与定位筋的焊角高度3mm焊接一道外），之后进行焊缝的100%的PT检查。

（3）底部铁片试叠：试叠厚度约10mm，即20层

2.3定子铁芯试叠及定位筋安装工序与要点

（1）安装定子铁芯下齿压板（25块）：齿压板上平面至定子下环板底面的距离约为15mm（距离可调整，齿压板的实际高度根据现场测量的定子机架上下环板的高度计算后确定），利用齿压板前后调整螺栓调整整圈齿压板水平度，每块齿压板测量4点A、B、C、D，水平度偏差1mm/m，最大允许偏差1.5mm，相临齿压板间的水平度偏差不应大于0.3mm，齿压板的内侧压指应比外侧高（0.5～1）mm；在齿压板下安装定子叠片可调支撑管。

（2）预装定位筋：定位筋的下端距离下环板底面15mm，距齿压板约30mm，可在齿压板上加30mm的垫块作为定位筋临时支撑，调整定位筋的垂直度（径铁片；铁片叠装的第二层与前一层顺时针错开3.6°，即1/4张铁片，每一层与前一层依次错开（以后叠片的方法同样）；10mm铁片叠装完毕后对该部分铁片整形，利用厂家的专用工具（分瓣销、定位销、槽样棒等）调整铁片上的压紧螺栓孔及线槽，使其同心，然后测量调整其半径，=3 182.5±0.20mm，调整完毕利用C形夹与齿压板压指夹紧固定，插入定位销（如图4）。

定位筋托板焊接完毕按照编号进行回装并临时固定，在底部鸽尾筋的鸽尾两侧与底部试叠片间塞入0.5+0.24=0.74mm的垫片将其定位（理论是0.5mm垫片，如图3），使定位筋内端面与试叠片的鸽尾槽接触，调整定位筋底部的半径=3722.3+（0.20～-0.15）mm；（调整前松开该区域的C形夹）及定位筋垂直度，调整完毕用C形夹将铁片与下齿压板夹紧固定。顶部铁片试叠：首先安装顶部铁片试叠托架，安装托臂20mm×80mm×800mm胶木板共计25根，调整其水平度，合格后用C形夹与上环板夹紧（也可采取用千斤顶固定）（如图4）；布置试叠托板15mm× 50mm×1 060mm胶木板共计50根，按照图纸要求平放在托臂上，顶部铁片的整形方法和下部相同。调整上下试叠铁片的同心度，在四个方向上吊线锤测量、调整上下铁片的同心。上下试叠铁片调整完毕，再次调整定位筋的半径=3722.3+（0.20～-0.15）mm，合格后将上下部的定位筋托板与环板点焊（2.5mm焊条点焊托板两侧面，需两焊工同时点焊）。

（4）调整定位筋中间部分4层环板处的直线度及半径并与环板点焊：直线度测量利用专用平尺与上下环板位置的定位筋侧面靠紧，用0.2mm的塞尺检查不能塞入，利用专用弦距调整工具和千斤顶进行调整；用内径千分尺检查其半径=3722.3+（0.20～-0.15）mm，待径向及周向垂直度调整完毕，将定位筋托板与环板点焊（如果间隙超过0.5mm应加垫片充实后点焊）；最后再统一测量、调整50根定位筋上下6个环板位置的半径及切向弯曲，合格后将定位筋托板与环板按照图纸要求满焊。焊接要求每块托板的两侧面焊缝由两名焊工对称焊接，并在整个圆周方向对称，待两侧面的所有焊缝焊接完毕再焊接定位筋托板背面的焊缝，焊缝全部焊接结束清理焊缝药皮及飞溅，进行焊缝的100%的PT检查，检查完毕按要求刷漆。

定位筋焊接结束后，进行检查焊接后的定位筋内径为3 722.7+（0.2～-0.3）mm；利用弦距样板（弦距样板的尺寸比铁片鸽尾弦距长1.3±0.2mm）检查每两根定位筋之间的弦距，样板从上到下应能灵活通过，对达不到要求的位置进行标记并记录数值。处理不合格点：根据测量数值，对于半径小的点进行打磨，对于半径大的点进行粘贴钢垫片；弦距样板不能通过的点，进行打磨处理。

安装12根RTD测温线套管（定子叠片后无法安装）；安装、焊接上下挡风片（挡风片与铁芯片间距要求为0.5～1mm）及小塞块（挡风片2mm厚，上下各50片；小塞块200块）。

所有焊接工作结束，清扫定子机架、清理焊道进行喷漆；待油漆干燥后定子可进入正式叠片阶段。正式叠装前需再次检查下齿压板整体的中心及水平度。

2.4定子铁芯正式叠装工序与难点

（1）定子铁芯按照高度可划分为56段：以每一层通风槽片为界（通风槽片共计1 375片，每层25片，共计55层），从底部台阶段铁芯至顶部台阶段铁芯依次划分为第1段、第2段…第56段；第1段和第56段台阶段的铁芯高度为50mm，第2、3、4、5、52、53、54、55层的铁芯高度为45mm，其余各层的高度均为40mm，通风槽共计55层，每层高度均为6mm；第28段与第29段铁芯之间的通风槽片中心为定子的高程中心。

首先叠装铁芯第1层的台阶段，每个台阶段的半径及叠装厚度如表1：

首先叠装第一层铁片（25张），第二层铁片的叠装与第一层交叠（从起始位置顺时针旋转3.6°，即1/4张铁片），依次类推，第三层、第四层…依次交叠；要求第一个台阶段的6.95mm铁片用胶水粘合，应保证粘合后胶水不流入螺栓孔、线槽内；按照每个阶段的铁芯厚度依次叠装7个台阶段铁片，即第1段铁芯。

铁芯的叠装。厚度每叠15mm（可根据实际情况定）左右利用分瓣销整形一次，调整上下各铁片错位，调整完毕后在线槽内侧插入槽棒定位，要求每张铁片范围内至少用2根槽棒定位。继续叠装铁片直到第七个台阶。铁片叠装过程中铁芯高度的补偿根据实际情况确定。然后安放上齿压板使铁片压紧并保持至少6 h。

第1段叠装完毕，安装通风槽片，并线槽下部打入200mm长的成对的楔键，之后继续叠装第2段铁片，再安装通风槽片，依次叠装至第56段。第56段的叠装，其台阶段铁片安装与第1段相反，由长至短，叠完后亦要安放齿压板压紧6 h以上。

在第1段至第56段的叠片过程中，应在第2、5、9、13、17、21、25、29、33、37、41、45、49、53、55段测量、调整其半径，半径允许偏差为（3 182.5±0.41）mm（铁芯内侧至中心柱），测点方向应在每根定位筋的径向位置，记录每一点的测量数据；另外，在叠片过程中的各阶段，利用22.4mm线槽整形棒检查各线槽应能灵活通过（第1段～第8段，第9段～第16段，第17段～第24段，第25段～第32段，第33段～第40段，第41段～第48段，第49段～第56段）。

另外，在叠片到RTD测温计的位置，需注意RTD的特殊铁片应与出线套管相对应，并安装12只测温装置及出线，安装完毕将该槽与测温装置灌注绝缘胶（具体材料由厂家提供），灌注完毕用刀割除突出铁片的部分。

铁芯叠装过程中的压紧及数据测量，铁芯的整个叠装过程压紧分为7个阶段（见表2）：

（2）铁芯的压紧利用液压拉伸装置进行，临时拉伸螺栓分为两种：第一种长度为1 950mm，数量100只，应用于第一、二、三阶段铁芯的压紧；第二种长度为3 150mm，数量100只，应用于第四、五、六阶段的铁芯压紧；最终的压紧利用永久螺栓并安装上齿压板，齿压板为25块，拉伸螺栓数量为100只；每个阶段的拉伸压力均为160 bar。

在每一次压紧过程中需测量每一层铁芯段的高度和每一层至第一层（下齿压板）的高度，每一层的高度允许偏差±1mm；除第55、56层距铁芯的下端（下齿压板）的高度允许偏差为（+3～-1）mm外，其余每层至铁芯的下端（下齿压板）的高度允许偏差为±3mm。叠片过程中的加垫片（0.5mm纸垫片）补偿情况根据紧压后测量结果决定。

（3）铁芯的最终压紧：紧压装置仅安装3/4，即75个，每隔1只螺栓安装3个拉伸头；螺栓拉伸仅测量25只（2号、6号、10号、14号、18号、22号、26号、30号、34号、38号、42号、46号、50号、54号、58号、62号、66号、70号、74号、78号、82号、86号、90号、94号、98号），测量其原始长度、拉伸后长度，螺栓长度的测量利用专用测量工具测量，螺栓拉伸油压为160 bar，螺栓的额定拉伸长度4.762mm，拉伸长度允许偏差：上限5.0mm；下限4.525mm。最后铁芯磁化试验结束，还需对定子铁芯做最终的紧压，并测量最终的螺栓拉伸长度。发电机组定子铁芯采用现场组装液压压紧螺栓拉伸的方法，能解决今后由于机械振动、温度变化以及电磁的综合作用等所引起的铁芯松动问题。

2.5定子铁芯叠装压紧结束后检查

检查300个线槽，每个线槽从第1层至第56层，线槽内叠装过程中的层间补偿片不允许进入线槽内。利用线槽样棒检查300个线槽（如图5），每个线槽从第1层至第56层应均能通过。测量定子铁芯的最终半径：测量位置高度方向在第2、5、9、13、17、21、25、29、33、37、41、45、49、53、55段铁芯处；每层的整个圆周方向测量50个点，并做记录。定子铁芯的全面清扫、检查，为磁化试验做准备。定子铁芯齿端刷漆防锈。

3　结束语

发电机的安装是一项非常精密、细致的工作，必须从前期的准备、施工过程、工艺等各方面考虑充分和周全，做到精益求精，发电机定子的组装质量更是决定机组整体质量的重中之重，如果组装工艺、精度达不到要求，出现质量缺陷，会直接影响机组出力和稳定性。桐柏公司自2005年投产，未发生定子铁芯事故，故本文介绍的工序与工艺是有效可靠的。

[1]陈造奎.水力机组安装与检修[M].3版.北京：中国水力水电出版社，1997.

[2]GB/T 8564-2003水轮发电机组安装技术规范[S].

[3]单文培.水电站机电设备的安装、运行及检修[S].北京：中国水利电力出版社，2005.

[4]陈云祥.焊接工艺[M].北京：机械工业出版社，2003.

[5]王启茂.三峡VGS发电机定子铁芯叠装技术[J].水电站机电技术，2004.

颜广文（1980-），男，水轮发电机技师，从事水轮发电机的设备检修维护工作。

TM303.3

B

1672-5387（2015）11-0036-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.013

2015-07-31