郭 峰，楊存勇，張彥杰

（中國水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130062）

江邊水電站轉子裝配技術措施

郭 峰，楊存勇，張彥杰

（中國水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130062）

發(fā)電機轉子是水輪發(fā)電機組中的關鍵部件,一般都在現(xiàn)場進行裝配,它們的裝配質(zhì)量直接影響機組的總裝質(zhì)量乃至機組的安全運行。本文主要介紹江邊水電站水輪發(fā)電機轉子的結構特點、現(xiàn)場裝配工藝過程和質(zhì)量控制過程,以及在裝配過程中遇到的實際問題和采取的處理措施,同時根據(jù)現(xiàn)場總結的裝配經(jīng)驗,有針對性地提出了在裝配過程中應注意的問題,可供發(fā)電機轉子現(xiàn)場裝配參考。

江邊水電站；轉子；裝配

1 概述

江邊水電站位于雅礱江中下游左岸一級支流、發(fā)源于四川省甘孜藏族自治州東南部九龍縣與康定縣交界處的九龍河上的第五個梯級水電站（也是最后一級電站），采用引水式開發(fā)，本電站總裝機容量為330 MW，裝設3臺單機容量為110 MW混流式水輪發(fā)電機組。

發(fā)電機型號為SF110—18/5400；額定容量為122.2 MVA；額定功率為110 MW；額定電流為5 113 A；額定電壓為13 800 V；額定功率因數(shù)為0.9；額定轉速為333.3 r/min；飛逸轉速為590 r/min；推力軸承負荷708 t；飛輪力矩（GD2）≥2 400 t·m2。發(fā)電機轉子重234 t。

2 轉子結構特點及裝配工藝流程

2.1 轉子結構

江邊水電站轉子由圓盤式轉子中心體、疊片磁軛、磁極等構成。

轉子中心體由主軸、轉子支架、磁軛和磁極組成，轉子中心體采用整體結構，圓盤式轉子支架與主軸在廠內(nèi)焊接成整體加工后到貨，發(fā)電機主軸與轉子支架重量約39.2 t；轉子磁軛采用δ=4.5 mm厚優(yōu)質(zhì)高強度鋼板沖片疊壓而成，轉子磁軛現(xiàn)場疊片，18個磁極與磁軛采用鴿尾連接固定；磁軛與轉子支架通過周向均布的6個T型復合鍵傳遞扭矩。轉子支架的下方設有可拆卸的18塊制動環(huán)。

2.2 轉子裝配工藝流程

轉子裝配工藝流程：安裝調(diào)整、轉子支架→安裝測圓架→磁軛片分類、疊裝→磁軛片分段壓緊→轉子磁軛固定及熱打鍵→制動環(huán)板安裝→磁極掛裝、接頭、引線安裝→轉子試驗→轉子清掃噴漆。

3 轉子組裝

3.1 磁軛疊裝準備

3.1.1 布置組裝千斤頂支墩

將千斤頂支墩按一期埋件位置布置，并使用水準儀調(diào)整其頂面水平，使各支墩水平差在±0.5mm以內(nèi)。

3.1.2 轉子支架水平調(diào)整及固定

在工位支撐臺上，鋪一層用于保護聯(lián)軸法蘭面的橡膠墊。

然后在大軸兩端均安裝好吊具，使用2個大鉤將大軸兩端同時吊起，使大軸平穩(wěn)的吊離運輸托架，2個大鉤配合使大軸在空中進行翻轉直立，然后將大軸緩緩落向支撐臺上，同時在固定螺栓的墊片下放入保護硬紙板（高度為不接觸墊片）。

利用磁軛6個千斤頂和框式水平儀調(diào)整轉子中心體的水平和6處立筋的垂直度調(diào)整到0.1 mm/m以內(nèi)，必要時在主軸法蘭面和過渡法蘭之間插入相應厚度的調(diào)整墊片。

完成后進行臨時固定。

3.1.3 磁軛鍵安裝

按照要求安裝轉子測圓架。然后進行磁軛鍵安裝。

“T”型鍵與打入鍵的組合厚度以扇形磁軛板的鍵槽寬度尺寸－0.1 mm為標準，進行組合，將組合好后磁軛鍵插入轉子中心體的鍵槽部，確認沒有卡阻。注意不是從橫向將鍵放入楔形鍵溝槽部，而是從上而下插入鍵槽，進行與楔形鍵槽部的配合，并固定。將磁軛鍵擋塊和夾具安裝好，夾具應保證兩邊對稱，調(diào)整徑向鍵，使磁軛鍵外立面到中心不大于1 220 mm，垂直度不大于0.15 mm/m。

3.1.4 磁軛片分類

1）采用最大量程為沖片自重1.5～2倍的機械稱稱重，讀數(shù)應精確至0.1 kg以內(nèi)，稱重后將沖片堆放到相應的質(zhì)量分組中。

2）按沖片的實測重量，依0.2 kg級差進行分類，并按要求堆放。

3）沖片厚度測定

從同一類沖片中取出自重為其最重、最輕及其平均重的沖片各一張，作為該類沖片的樣片。計算并取其樣片厚度的加權平均值，作為該類沖片的標稱厚度，用作磁軛沖片疊裝高度計算的依據(jù)；計算與確定樣片內(nèi)、外緣及其環(huán)向兩端的厚度差，作為預測磁軛疊裝局部高度補償、調(diào)整的依據(jù)。

對通風槽片進行矯形、除銹、清洗，使其平直、無焊渣、焊瘤和銹跡。檢查襯口環(huán)、導風帶裝焊位置正確，與沖片結合嚴密，點焊牢固，其高度應符合設計規(guī)定；且導風帶應低于襯口環(huán)，襯口環(huán)高度應符合設計要求，相互高差不應大于0.2 mm。然后對通風槽片進行稱重。

3.1.5 磁軛沖片疊裝排列與布置

依據(jù)轉子磁軛各層段的結構尺寸和相應沖片的分類、厚度記錄，按照同一重量類別沖片同層布置，不同類別重量相近的對稱布置的原則，編制轉子沖片堆積布置表。

3.1.6 配置磁軛支撐

按照圖紙尺寸，在轉子中心體一周布置管式千斤頂，共18處，調(diào)整千斤頂高度，使千斤頂墊塊頂面距離主軸法蘭為2 133.5±1.5 mm，千斤頂墊塊頂面的水平應控制在整圓±0.5 mm以內(nèi)。同時在磁軛外圈搭設磁軛疊片用平臺。

在千斤頂墊塊上放置第一層磁軛鋼板，使每一接縫下面有一個千斤頂，共6處合縫。

3.2 磁軛疊裝

3.2.1 第一次壓緊段疊裝

調(diào)整磁軛片水平，使磁軛片外圈的比內(nèi)圈高1～1.5 mm，開始用磁軛鋼板G302582P1一片一疊18層，測量磁軛高度應為81 mm。

然后用磁軛鋼板G302582P3一片一疊18層，疊片過程中放入極間連接拉塊和磁極擋塊（G505373），測量總磁軛高度為252 mm，測量磁極擋塊上表面至主軸法蘭距離為2 343±1.5 mm，否則應打磨磁極擋塊。

用磁軛鋼板G302582P1兩片一疊層，當疊至總磁軛高度500 mm時，在磁軛外圓和內(nèi)圓側均勻插入導向銷，如果導向銷插入較困難，則可以用沖頭、沖帽、沖桿組合工具，用風動工具振動、沖擊以使磁軛孔對齊。

當疊片至總磁軛高度1 000 mm時，裝上預緊螺桿和套筒，對磁軛進行一次壓緊。測量磁軛內(nèi)外圓的高度，并做好記錄，以便下段使用調(diào)整片進行內(nèi)外圓高度的調(diào)整，計算下段磁軛鋼板的疊入層數(shù)、該段磁軛的疊壓系數(shù)。同時將該段磁軛外側適當位置使用圓鋼進行焊接固定，以保持該段磁軛的緊量。

3.2.2 第二次壓緊段疊裝

繼續(xù)用磁軛鋼板G302582P1進行兩片一疊，疊至總磁軛高度為1 125 mm時，改用磁軛鋼板G302582P2進行兩片一疊，同時放入磁極撐塊拉塊。

G302582P2磁軛鋼板共疊34層，應保證拉塊在槽內(nèi)上下有適當?shù)倪\動范圍，后改用G302582P1兩片一疊，當疊至磁軛上表面與立筋上放置磁軛擋塊的缺口下底面8～10 mm時，放入2.5 mm的磁軛高度調(diào)整片（G505466）。

再放置磁軛間隔板（G403353），此時磁軛上表面與磁軛擋塊缺口還有一定的距離，可以方便的放入磁軛擋塊，磁軛擋塊放入后應保證磁軛螺桿可以自由的穿入，將磁軛整體均勻的調(diào)高，通過磁軛下面的管式千斤頂完成，待磁軛抬高與磁軛擋塊接觸時，將磁軛擋塊與磁軛間隔板三邊焊接。

繼續(xù)用G302582P1磁軛鋼板兩片一疊，疊至總磁軛高度為2 013 mm時，改用G302582P2磁軛鋼板疊片，疊片中放入磁極極間連接拉塊，注意該拉塊應有適當?shù)纳舷逻\動范圍。

繼續(xù)使用G302582P1，P2進行疊片，放入阻尼連接拉塊。在總磁軛高度為2 413.5 mm時，停止疊片，用預壓螺桿和套筒二次壓緊。測量磁軛內(nèi)外側高度，疊壓的磁軛下表面的水平差在徑向和圓周方向上應調(diào)整到±1 mm以內(nèi)。已疊裝的磁軛板內(nèi)外徑向上的水平差，調(diào)整到外圓側高出+1 mm左右，掛裝磁極后疊裝的磁軛板下表面滿足水平要求。

3.2.3 磁軛永久螺桿安裝

預壓螺桿拆除和磁軛螺桿安裝交替進行，用壓縮空氣吹掃螺桿孔，插入磁軛螺桿，螺桿下端2/3范圍涂潤滑劑。

擰緊磁軛螺桿，磁軛下部螺母先用600 N·m擰一周（從內(nèi)圈開始，不同分布圓擰緊方向相反，第一次從內(nèi)圈+X開始順時針擰一周，內(nèi)第二圈從-X開始逆時針方向擰一周，第三圈從+Y開始順時針擰一周，第四圈從-Y開始逆時針擰一周，第五圈從+X開始逆時針擰一周）。使用扁鏟拆除首次壓緊時安裝于磁軛外緣的圓鋼。

全部下端螺母用600 N·m的扭矩擰好后，開始擰緊上部螺母，上部螺母分5次擰緊，每次按設計扭矩的20%遞增（設計總扭矩為1186～1441N·m），全部擰緊后，再以設計扭矩全部進行2次擰緊操作，確定全部螺母擰緊。前面10根螺桿全部擰緊后測量伸長量約1.9 mm，其余的螺桿按此扭矩進行擰緊。

3.2.4 熱打鍵

通過轉子測圓架，測量磁軛外緣各磁極掛裝位置正18邊形的各邊至中心的距離，確定徑向磁軛鍵的調(diào)整量，調(diào)整磁軛的中心。然后進行磁軛熱打鍵工作，用加熱棒對磁軛進行整體加熱，使磁軛鍵槽與中心體立筋槽底的相對膨脹量為0.5 mm時，停止加熱，計算徑向鍵的打入長度，畫標線，將6處徑向鍵均勻打入，打鍵時按對稱原則進行。徑向鍵打緊后，將側向鍵打緊，打緊后割去多余部分，安裝上端磁軛鍵擋塊，防止磁軛鍵下滑。

3.3 制動環(huán)板安裝

各塊制動板必須稱重，合理調(diào)配其安裝位置。利用磁軛鉸制螺桿水機側加長部分把合制動板，此時，應調(diào)整各塊制動環(huán)安裝位置，使各制動環(huán)之間的間隙在兩側均勻分布。

注意調(diào)節(jié)鉸制螺桿長度，螺桿頭部不可突出制動環(huán)。

按照磁軛與制動環(huán)內(nèi)止口的配合尺寸，調(diào)整制動環(huán)安裝位置，使其與兩側相鄰制動環(huán)之間的間隙均勻。

利用調(diào)整墊片調(diào)整制動板高度，相鄰制動板高度差小于0.3 mm，整圓小于1 mm。并保證前塊制動板尾部，高于后塊制動板首部（以機組旋轉方向來看）。

制動板把合螺母擰緊力矩：1182～1145N·m。

3.4 磁極安裝

完成扇形磁軛板疊裝后，進行磁極的安裝。磁極由磁極鐵心、磁極線圈和絕緣法蘭構成。安裝磁極時應十分小心避免損傷磁極線圈、極間連接片和絕緣法蘭等。

磁極掛裝到疊裝磁軛前，用500 V電阻表測量磁極線圈的絕緣電阻，單個磁極電阻值：5 MΩ以上。

3.4.1 吊裝磁極

放入磁極時應充分注意緩慢放下，停在磁極擋塊上之前，插入磁極鍵（用千斤頂?shù)葥沃┦勾艠O鴿尾與磁軛鴿尾槽部充分貼合后，停在磁極擋塊上。

吊裝磁極應對稱進行，防止重量失衡。

安裝磁極時也應遵循對稱原則，即不是在轉子的同一側安裝磁極，而是對稱輪流安裝，以避免轉子中心體重量失衡。

3.4.2 打入磁極鍵

打入磁極鍵之前，用銅線臨時連接極間連接片，用500 V高阻表分別測量各磁極分擔電壓及轉子線圈總的絕緣電阻。

各磁極的分擔電壓與各磁極分擔電壓測量值的平均值之差應在±10%以內(nèi)，轉子線圈總的絕緣電阻值在5 MΩ以上。

上述測量值如果沒有異常，開始打入磁極鍵。

3.5 極線圈連接與裝配

磁極線圈的上部（定子側）極間連接使用銅片柔性連接，互相交錯疊加以增加接觸性，下部（磁軛側）極間連接在一側使用多張薄銅板重疊而成的連接片，將其用墊板夾緊連接。

連接部錫焊僅限于1號和18號磁極與轉子中心體上的勵磁連接銅排連接部。

對銅排連接部進行錫焊之前，測量絕緣電阻（500 V高阻表）和分擔電壓，確認無異常后開始錫焊作業(yè)。

錫焊時，銅排連接部用工藝螺栓把緊，用噴燈或其它加溫工具使該工藝螺栓、螺母變熱后進行錫焊。

錫焊后，檢查焊接的引線部位有無虛焊、空洞現(xiàn)象，在連接部放入絕緣襯套進行裝配，將工藝用螺栓、螺母替換成永久使用的螺栓、螺母并把緊。

極間連接片、阻尼條連接片與銅排固定部的螺栓使用高強度螺栓（8.8 t）。但所用的擰緊力矩參照4.8 T的聯(lián)接螺栓擰緊力矩值：

M12：32～44 N·m（330～450 kgf·cm）；

M16：78～108 N·m（790～1 100 kgf·cm）；

M20：151～207 N·m（1540～2 110 kgf·cm）。

緊固后，使用墊片徹底鎖定。在銅排固定部，將墊片朝著銅排上有螺紋的方向折彎，注意避免由于折彎墊片導致銅排接地。

所有連接后裸漏部位用無堿玻璃絲帶纏繞，后用環(huán)氧膠固化。

3.6 安裝線圈支架和極間擋風板

3.6.1 安裝線圈支撐

線圈支撐用于防止運行中的轉子變形，通過插在2個磁軛板之間的螺桿固定塊安裝于兩相鄰磁極之間。

線圈支撐本體按下列規(guī)定擰緊力矩均勻把緊。

緊固扭矩：M30：168～187N·m（17.10～19.1kgf·m）。

用規(guī)定力矩把緊后，放置2～3 d左右再次確認緊固扭矩。如果出現(xiàn)螺栓松弛，應再次用規(guī)定力矩把緊。再次確認擰緊力矩后，用止動墊片最終予以鎖定。

3.6.2 極間擋風板安裝

極間擋風板是為了防止磁軛出來的風從極間兩端漏出而影響通風效果設置的，它通過與阻尼連接片把合到一起，再通過阻尼繞組連接片拉緊螺桿固定，在磁極上下兩端都設置該擋風板。

擋風板構造上與前述線圈支撐大致相同，其材料也為絕緣物，但與線圈支撐不同的是它與磁極線圈部不接觸。

擰緊力矩也與線圈支撐相同，按照螺栓把緊力矩表規(guī)定的扭矩把緊。把緊之后進行最終的鎖定。轉子徹底全面檢查、清掃、噴漆。

4 結語

在江邊水電站轉子裝配過程中，裝配工藝和測量工具對于機組的裝配質(zhì)量很重要，并制定出嚴格的裝配工藝措施，在裝配過程中不斷進行分析、論證、優(yōu)化轉子裝配措施。轉子裝配精度滿足要求，運行效果較好。

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TV734.2

B

1672-5387（2017）01-0038-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.012

2016-03-15

郭 峰（1982-），男，助理工程師，從事水電廠機組安裝、檢修及施工管理工作。