浅谈葛洲坝电站定子铁芯改造高程确定方法及控制工艺

谭 鋆，秦岩平，宫海鹏

(中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443002)

葛洲坝电站水轮发电机组已运行30余年，机组长期处于满负荷工况下运行，目前机组设备及其部件的老化现象严重，故障率不断上升，严重影响着电力生产的安全运行[1]。为保证设备长期安全稳定运行，制定了2012-2022年的滚动改造计划，分批次进行更新改造增容工作，对机组转轮、定子、主轴密封等部件进行改造换型。定子铁芯改造过程中，旧定子铁芯拆卸后，在原有定子机座基础上，重新确定定子铁芯中心、高程，安装齿压板及定位筋，在现场进行叠片。

对于大中型立式水轮发电机组来讲，轴流式机组初次安装高程以叶片中心线为基准，混流式机组初次安装高程以导叶中心线为基准。该基准是所有部件的安装高程的重要依据，是机组安装的关键指标之一，也直接影响机组的安全、可靠、 稳定运行[2]。但是在机组设备改造过程中，往往不具备以初次安装高程为基准的条件。本论文以笔者参加葛洲坝电站哈电机组改造增容工作积累的经验，介绍了定子改造过程中铁芯高程的确定方法及控制工艺，验证了该方法及工艺的正确性和可靠性。

1 简 介

葛洲坝电站哈电机组改造增容过程中，定子铁芯安装工作全部在工地完成，旧定子拆卸后，将原定子机座合缝螺栓把紧至间隙达到要求后，在机座合缝处焊接合缝板，将原发电机定子机座分瓣结构改成整圆结构，定位筋改为为双鸽尾型，共132根，每根定位筋由4块托板固定，托板与机座环板焊接。定子铁芯组装后重约147.9 t，整个铁芯被43层通风槽片分成44段，铁芯整段共792槽，铁芯叠装完成后最终高度为1 590(0～5)mm，整体波浪度要求<7 mm(见图1)。

图1 定子铁芯装配图

2 定子铁芯高程确定方法

在葛洲坝电站定子铁芯改造过程中，现场施工不具备以初次安装高程为基准的条件，并且旧定子铁芯已运行多年，定子铁芯存在不同程度的变形、下沉，旧定子铁芯高程仅仅只能作为设备改造过程中的参考，并不能作为基准。根据国标GB/T8564要求“定子铁芯平均中心高程与转子磁极平均中心高程一致，其偏差值不应超过定子铁芯有效长度的±0.15%，但最大不超过±4 mm”[3]，并且在改造过程中转子磁极支撑装置及磁极铁芯并未进行改造，经现场确认，转子制动环高程和磁极中心线高程在改造前后未发生过大的变化(偏差<0.8 mm)，所以，新定子铁芯高程以改造前转子磁极平均高程为基准是科学合理的。

2.1 改造前转子磁极中心线高程确定

机组修前盘车完成后，各项数据符合盘车技术要求，在制动器处于复归状态下，测量制动器底板基准点A与转子制动环对应点B的垂直距离m，对测点做好明显标记(见图2)。

转子吊出后，将转子中心体水平调整合格，使用水准仪和卷尺、角尺测量转子96个磁极每个磁极的下线C点、上线D点相对转子制动环测点B的高差值——n1和p1(同样，可分别测出n2和p2、n3和p3…………n96和p96)。测量误差不大于1 mm。则转子磁极中心线E点相对于B点平均高程为

图2 转子磁极高程测量示意图

则改造前转子磁极中心线相对于制动器底板基准点A相对平均高程为h=m+j。

2.2 新定子铁芯高程确定

葛洲坝电站哈电机组下齿压板共有132块，为小齿压板结构，每块下齿压板由2根M20挂装螺栓及顶丝固定在定子机座上，在叠片压紧时会导致下齿压板不同程度的下沉。我们以葛洲坝电站3台哈电机组改造增容为例，具体说明齿压板下沉量，详见表1。

表1 下齿压板下沉量 mm

由表1可知，最终压紧后，下齿压板下沉量均在2 mm左右。

考虑到定子铁芯安装时齿压板下沉情况，所以将新定子铁芯高程目标值提高2 mm，即新定子铁芯高程比改造前转子磁极平均高程高2 mm。故改造时定子铁芯中心线相对于制动器底板基准点A高程目标值为H=m+j+2。

葛洲坝电站机组定子铁芯高度设计值为1 590 mm，故下齿压板相对于制动器底板基准点A的高程目标值为：H1=H-1 590/2。

3 定子铁芯高程控制工艺

定子铁芯高程与定子铁芯高度以及下齿压板高程息息相关，并且定子铁芯安装最终压紧后是不可逆的，其高度、高程、半径圆度等质量参数很难做出调整，所以做好铁芯安装质量过程控制十分必要。

3.1 下齿压板安装控制

根据确定的下齿压板安装高程目标值H1，用顶丝和挂装螺栓调整下齿压板，将其压指上平面高程调整至计算高程，高程偏差<0.5 mm，单块下齿压板的平面度<0.50 mm，相邻下齿压板高度差<0.50 mm，各齿压板压指同断面内圆比外圆高1～1.5 mm，下齿压板整圆波浪度<2 mm，下齿压板顶丝必须完全顶实在机座环板上，安装完成后，用冲片检查下齿压板的压指，压指与齿压片中心偏差≤1 mm。

3.2 定子铁芯安装控制工艺

1)葛洲坝电站哈电机组定子铁芯由定子扇形片1/2搭接叠装而成，扇形片由0.5 mm厚的DW270-50低损耗、高导磁、不老化的优质冷轧无取向硅钢片冲压而成，由于扇形片本身存在厚度偏差，导致最终铁芯高度及高程存在偏差，因此在叠片过程中，根据测量冲片四个边角的高度，确定每单段铁心应叠入的是轭部或齿部径向补偿片或不加补偿片；根据每一次预压测量的高度，确定再叠片时每铁芯周向补偿片的叠入层数。叠片过程中铁芯上下两段阶梯片不能叠入补偿片，并且补偿片必须放在单段铁芯中部，不允许出现在连续的两端铁芯内。

2)葛洲坝电站定子铁芯为现场叠片，铁芯叠片至500 mm、1 000 mm左右高度时各预压一次，共预压2次，待叠装完成后，进行最终压紧。最终压紧后，铁芯高度很难做出调整，因此在叠片过程中，需要根据每次预压前后的高度，计算出相应的铁芯压缩率，来确定最终的叠片高度，以控制最终压紧后的定子铁芯的高度及高程。

我们以葛洲坝电站2台哈电机组改造增容为例，说明定子铁芯预压时压缩量及压缩率，为其他改造机组作为参考。由表2可知，定子铁芯第一次预压时压缩量约为1.7%，第二、第三次压紧时压缩量约为1.2%。

压紧时将定子铁芯分为6个等分区，使用6个拉伸器同步多次拉伸，拉伸顺序可根据每次测量的铁芯高度进行调整。每次压紧次数及压力详见表3。

3.3 实例说明

以葛洲坝电站3台哈电机组定子铁芯安装为例，定子改造完成后其高程与改造前转子高程偏差，详见表4。

表2 定子铁芯安装时压缩率

表3 预压压力及拉伸次数对照表

表4 改造完成后定子铁芯高程与改造前转子高程偏差mm

该机组定子铁芯高度设计值为1 590 mm，根据国标要求，定转子平均高程偏差在±2.4 mm范围内。由表4可知，3台机组定转子高程偏差均在±2.4 mm范围内，符合国标要求。葛洲坝电站哈电机组定子铁芯改造过程中，按照此方法及工艺对定子铁芯高程进行控制，改造后定子铁芯高程符合国标要求，证明该方法是可行的。

葛洲坝电站哈电机组改造后，机组运行情况良好，定子铁芯、定子线棒温度正常，各部件温度、振摆情况良好[4]，各项运行指标均优于改造前，有效提高了机组运行安全性及稳定性。

4 结 语

本文以葛洲坝电站哈电机组定子改造增容为例，介绍了定子铁芯高程确定方法以及控制工艺，验证了该方法及工艺的正确性和可靠性，证明了该方法具备较强的使用性和推广价值。国内大、中型电站经过多年运行后，随着设备老化及技术升级，该方法及工艺可以为其他电站的机组改造提供很好的借鉴。