張 森

(中國葛洲壩集團機電建設有限公司，四川 成都 610000)

1 概 述

猴子巖水電站共安裝四臺SF425-48/13500水輪發(fā)電機組，由哈爾濱電機廠有限責任公司提供，單機容量425 MW。定子機座分5瓣到貨，機座外徑φ15 240 mm，機座高度4 295 mm，鐵芯內徑φ12 550 mm，高度2 750 mm。1#機組定子機座在安裝間組焊成整圓，在機坑進行定位筋調整、疊片；2#～4#機組定子機座在機坑組圓、定位筋調整及疊片。

2 定子機座基礎優(yōu)化

猴子巖水電站定子共14個支腿，其中，基礎板與定子機座安裝間組合后分瓣吊入機坑，在機坑進行組圓調整，機座支腿為斜立筋結構，機座拼裝完成后整體重量約125 t，每個基礎受力載荷約900 kN。圖紙設計每個定子機座由4個M42支撐調整螺桿進行支撐，受力于200 mm×300 mm(寬×高)混凝土支墩上，見圖1，根據原土建設計圖紙，混凝土支墩無鋼筋網加強，且無預埋件，支墩澆筑完成后需進行鑿毛處理，支墩表面平整度難以保證，對定子機座高程、水平及中心調整增加了很大的難度。

在此問題的基礎上，通過仔細審閱設計圖紙，對其開展深入研究與探討，在定子基礎墊板混凝土支墩澆筑前在頂絲螺桿受力點預埋20a工字鋼，且與底部鋼筋網加固牢靠，見圖2，混凝土澆筑完成后鑿除表面混凝土，即保證了支墩平整度，同時也為定子機座基礎加固有了著力點，增強機座運行的穩(wěn)定性。

通過對四臺機組定子基礎增加工字鋼預埋工序，不僅節(jié)省了定子機座調整時間，而且增強了定子基礎的穩(wěn)定性，定子安全穩(wěn)定運行有了可靠保障。

圖1 設計定子機座基礎布置

圖2 更改后定子機座基礎布置

3 定位筋安裝調整措施與質量控制重點

隨著科學技術的發(fā)展，定子鐵芯沖片加工精度已經達到很高的水平，定位筋作為定子疊裝的基準，其安裝質量決定定子鐵芯的疊裝質量。

3.1 基準筋安裝

猴子巖水電站定子定位筋共108根，為雙鴿尾筋，第一根基準筋安裝方位尤為重要，其方位偏差直接影響繞組引出線方向，如圖紙無說明，一般選取能夠便于直接定位的一根筋作為基準定位筋(如軸線方向)。

打磨清掃定子機座各環(huán)板(共8環(huán))上油漆及污物，采用樣沖在下環(huán)板上定位出基準筋位置(測量隊打點方式)。選取一根直線度、平面度較好的定位筋作為基準定位筋，檢查定位筋托塊，對接觸面毛刺等進行清理，完成后將基準筋立于安裝位置，注意定位筋方向，不能上下倒置，依次穿入托塊；同時，采用托塊頂柱、托塊C型夾對基準筋進行固定，調整基準筋位置與環(huán)板方位對正。

采用機械電測法方式對基準筋切向傾斜進行粗調，完成后檢查測圓架垂直度，調整其≤0.02 mm/m，用內徑千分尺測出第二環(huán)定位筋內徑的絕對值，調整定位筋搭焊內徑滿足設計要求，同時調整定位筋徑向扭斜<0.1 mm，各環(huán)均調整完成后復測定位筋切向傾斜值，調整定位筋切向傾斜<0.05 mm/m，對基準筋各環(huán)處半徑、扭斜進行復測，調整直至符合要求。定位筋調整檢查合格后，將第一根筋的全部托塊對稱搭焊在機座環(huán)板上，對所有數據進行復測，合格后進行驗收檢查。注意定位筋內徑偏差不能超過0.05 mm/m，做好半徑測量基準點。

3.2 大等分定位筋安裝

為確保定子定位筋安裝精度，增加定位筋調整效率，采用大等分法進行定位筋調整，將108根定位筋大跨距9等分，選擇8根直線度、平面度較好的定位筋作為大跨距定位筋，按基準筋安裝方法將8根定位筋安裝到機座環(huán)板上，預緊2環(huán)、7環(huán)托塊頂柱，防止傾覆，采用卷尺粗調定位筋間弦距，同時以第一根基準筋為基準，用測圓架、對楔調整定位筋半徑、扭斜達到要求范圍后，安裝弦距測量工具，并保證在同一高度，用內徑千分尺均分各跨上下弦距，各跨距允差應<0.10 mm，同一跨距內上下弦距允差應<0.05 mm，半徑、弦距、扭斜達到要求后對稱點焊托塊四個點，搭焊◣3～◣5 mm焊縫，長度約4～6 mm，完成后對所有數據進行復測，如有不合格點數則采用角向磨光機進行鏟除，重新進行調整搭焊。

3.3 小等分定位筋安裝

檢查其余定位筋、托塊外觀質量，采用細砂紙去除毛刺，清理機座各環(huán)油漆、雜物，將所有定位筋裝入大跨距定位筋跨內，兩根大等分定位筋內各11根筋，采用托塊頂柱撐緊第二環(huán)、第七環(huán)托塊，防止傾覆。小等分定位筋安裝順序建議從布置有基準點的定位筋相反方向逐跨進行調整，防止通過雙頭頂柱調整弦距時導致基準點發(fā)生變化。復測測圓架垂直度，同時校核基準點絕對半徑，將調整跨各環(huán)板托塊頂柱全部安裝并預緊，在第二環(huán)、七環(huán)安裝定位筋樣板(定位筋樣板為廠家提供)，上下同時使用，每次可調3根定位筋，將樣板一端固定于基準筋上，另一端固定在第3根定位筋上，先調整第3根定位筋二、七環(huán)半徑、扭斜符合圖紙設計要求，擰緊二、七環(huán)托塊頂柱，固定定位筋樣板，用框式水平儀調整其水平<0.08 mm/m，將其余定位筋裝入樣板卡槽內固定，擰緊托塊頂柱，最后拆除樣板。調完一跨后用弦距雙頭頂柱調整機座二、七環(huán)內定位筋的弦距達到要求，同時用測圓架調整兩環(huán)內定位筋的內徑扭斜達到范圍，檢查托塊與環(huán)板間隙(如果間隙>1 mm，則需要進行處理)，搭焊這兩環(huán)定位筋托塊。利用定位筋弦距雙頭頂柱、定位筋C型夾、小鋼楔、托塊頂柱及定位筋弦距檢查樣板等調整檢查工具，依次調整定位筋在機座第 1、3、4、5、6、8 環(huán)板位置的弦距和半徑，符合要求后搭焊各環(huán)托塊。

在每個等分大跨距內，用定位筋搭焊樣板搭焊最后一根定位筋時，若定位筋弦距偏差大于±0.10 mm 時，根據偏差值大小磨除托板與定子環(huán)板定位焊接點，重新搭焊以將偏差均分開。

3.4 定位筋托塊焊接

定位筋調整驗收合格后進行定位筋托塊焊接工序，定位筋滿焊采用CO2氣體保護焊接。為了減少焊接變形影響定位筋內徑與弦距尺寸，焊接順序應盡量避免熱應力集中，一方面應采用分層、分道焊接，托塊焊角12 mm，托塊焊接分層分道見圖3，先焊徑向焊縫，所有分層焊接完成后再進行焊周向焊縫焊接。

另一方面調整環(huán)板焊接順序，通過焊接工藝來控制焊接變形，猴子巖水電站定子機座共八環(huán)，焊接順序為4環(huán)-6環(huán)-3環(huán)-5環(huán)-7環(huán)-2環(huán)-8環(huán)-1環(huán)。見圖4，按分層、分道順序，所有機座各環(huán)徑向焊縫均焊完第一層后才可以焊接第二層徑向焊縫，所有周向焊縫均焊完第一層后才可以焊接第二層周向焊縫。

圖3 托塊分層分道焊接示意圖

圖4 定位筋焊接編號及焊接順序示意圖

托塊按環(huán)進行焊接，首先需對待焊定位筋進行可靠固定，將托塊頂柱及弦距雙頭頂柱安裝到第二環(huán)、七環(huán)定位筋上整圈固定，測量調整這兩環(huán)定位筋半徑、扭斜及弦距，符合要求后在環(huán)板上做出焊接順序標記，如扭斜偏差較大則大的從外往里，小的從里往外焊接。定子定位筋共108根，圓周分布4名焊工沿圓周同一方向同步施焊。先焊第4層環(huán)板定位筋托塊，開始焊接前，將108根定位筋均分成4組，每組27根，按1、2、3順序編號，焊接時為減小相互定位筋溫差帶來的影響，4組均同時將編號1定位筋托塊焊完后再從2開始焊接，最后焊接編號3，見圖4。托塊第一層徑向焊縫冷卻至室溫后，拆除定位筋弦距雙頭頂柱，托塊千斤頂等臨時工具，換裝到下一環(huán)調整及固定定位筋，依此類推。定位筋全部滿焊結束后，全面檢查定位筋弦距及徑向尺寸，并對超差點做相應處理。

4 定子疊片質量控制重點

猴子巖水電站定子鐵芯共69段，其中上下段為項號片，采用硅鋼片膠粘接成整體，定子鐵芯疊片采用整圓搭1/2疊片方式，通過在施工過程中不斷實踐與總結，為保證疊片質量，應從以下幾個方面著手：

(1) 防塵。定子疊片需在一個絕對無塵空間進行，猴子巖水電站為地下式廠房，塵煙較大，定子在機坑進行疊片，通過自制全密閉防塵棚，在棚內布置除塵、除濕設備和抽排設備，達到良好的防塵效果，同時為保證沖片整潔，在疊片過程中安排專人用白布對沖片進行清潔。

(2)槽形。定子在疊片過程中，需采用槽樣棒、槽楔槽樣棒、整形棒、通槽棒等進行定位、整形、通槽工具，防止鐵芯左右錯片或前后錯片，隨著鐵芯堆疊的升高，需將槽樣棒、槽楔槽樣棒相應沿軸向提升，以確保疊片槽形公差；同時，鐵芯每隔500 mm、1 000 mm、1 500 mm、2 000 mm、2 500 mm左右各預壓一次，在預壓過程中需將槽樣棒、槽楔槽樣棒穿入鐵芯槽中，防止因壓緊扭力變化導致槽形錯片。

(3)重片、漏片。猴子巖水電站定子疊片采用手工疊片，人工堆疊，在疊片過程中極易導致疊入重片及漏片，因此應安排專人對已疊沖片進行巡視檢查，發(fā)現重片及漏片及時進行處理。

(4)波浪度。為確保疊片波浪度尺寸，打開定子沖片包裝箱時，采用外徑千分尺抽測每堆5-10張沖片厚度，每張沖片測量6個值，取平均值作為這堆沖片厚度，疊片過程中將厚度相同的沖片均分在圓周支架上, 以保證每層疊入厚度均勻。

根據鐵芯第一次預壓測量高度，確定鐵芯疊片至下一次預壓周向補償位置或不用疊入周向補償片。根據測量尺寸平均值，確定每單段鐵芯應疊入的是軛部或齒部徑向補償片或不加補償片。

注意：鐵芯上、下兩段階梯項號片不能疊入徑向補償片。補償片必須放在單段鐵芯的中部，在兩層同樣沖片間只允許安裝一層補償片，相同徑向寬度的補償片不允許安裝在沿鐵芯高度方向連續(xù)的兩段鐵芯段內，沿鐵芯高度方向補償片應按徑向寬度階梯循環(huán)布置。

(5)壓緊。為保證鐵芯緊度，每隔500 mm左右按設計壓力各預壓一次，壓緊采用壓緊工裝進行，需多次對稱均勻壓緊，不可一次壓緊到設計壓力，防止將來鐵芯出現波浪翹曲變形。每次壓緊完成后用緊量刀片檢查沖片齒部緊量，單手用力推入深度<3 mm。定子鐵損試驗后需對鐵芯再次進行壓緊，保證鐵芯具備更好的緊度。

5 結 論

定子安裝工序質量的重要性不言而喻，整個定子安裝工序環(huán)環(huán)相扣，只要一步出現問題會導致部分返工或全部返工，增加資源成本投入，影響整個發(fā)電工期，甚至為后期機組穩(wěn)定運行埋下隱患。猴子巖水電站定子通過精心周全的技術準備，解決各項技術難題，四臺機組定子從機座組裝、定位筋安裝、疊片到鐵損試驗均一次性通過驗收，其中，定位筋驗收數據多達3456個，優(yōu)良率100%，鐵芯圓度均小于0.75 mm(優(yōu)良標準為±3.5%設計空氣間隙即±1.26 mm)，定子帶負荷運行穩(wěn)定。