姜文軍，邢雙君，李尚達(dá)

(1. 山東齊魯電機(jī)制造有限公司，山東濟(jì)南 250000； 2. 山東省經(jīng)濟(jì)和信息化研究院，山東濟(jì)南 250000)

0 引言

汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心是構(gòu)成電機(jī)磁通回路和固定定子線圈的關(guān)鍵部件。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子鐵心受到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，該磁場(chǎng)對(duì)定子鐵心產(chǎn)生強(qiáng)大的徑向旋轉(zhuǎn)交變磁拉力。如果定子鐵心疊壓系數(shù)不足或不均勻，運(yùn)行時(shí)鐵心松動(dòng)，易出現(xiàn)電磁噪聲和齒損壞以及扇形片間短路，甚至磨損繞組絕緣，直接影響汽輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行[1]。尤其對(duì)于采用外壓裝定子鐵心的空冷汽輪發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，老式的整體式剛性下拉壓緊裝置無(wú)法保證360°范圍內(nèi)壓力均衡一致，因此很難滿足定子鐵心的壓裝工藝要求。公司為了解決發(fā)電機(jī)定子鐵心在壓裝過(guò)程中扇形片受力不均勻?qū)е聣貉b系數(shù)不均衡，整體式剛性壓頭在壓裝時(shí)齒部彈開(kāi)度過(guò)大等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了采用六分體浮動(dòng)式上壓壓頭的壓緊裝置。該壓緊裝置具有較好的壓力和剛度，保證了定子鐵心疊片裝壓要求，同時(shí)由于壓緊裝置壓頭是彈性浮動(dòng)的，并且在360°范圍內(nèi)是均布的，因此可以對(duì)整個(gè)鐵心疊片水平面進(jìn)行有效的壓力調(diào)整，然后進(jìn)行有針對(duì)性疊片補(bǔ)償。

1 設(shè)計(jì)方案確定

定子鐵心壓裝設(shè)備中壓緊裝置的整體結(jié)構(gòu)，一般要求簡(jiǎn)潔緊湊，重量輕，剛度大，以方便操作。首先，裝置中要有剛度較大的支撐架用于承受壓裝時(shí)的軸向載荷，在壓緊裝置吊運(yùn)時(shí)承受整個(gè)裝置的重力，為滿足壓裝工藝要求可以采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。其次，裝置中要有六個(gè)相同直徑的液壓缸及浮動(dòng)壓頭，以對(duì)應(yīng)定子鐵心中扇形片的壓緊，能夠調(diào)整鐵心疊片在軸向和徑向的壓力，將最終影響到鐵心的壓裝質(zhì)量。另外，需要在支撐架上安裝液壓站、電接點(diǎn)壓力表等液壓元器件，用于工作時(shí)壓力調(diào)節(jié)、保壓、卸壓等動(dòng)作，還能方便壓緊裝置的吊運(yùn)，滿足定子鐵心的分段疊壓。我們將該定子鐵心壓裝設(shè)備中壓緊裝置(圖1)根據(jù)功能的不同分為以下幾個(gè)部分：(1)液壓站、電接點(diǎn)壓力表等液壓元器件；(2)支撐架；(3)液壓缸；(4)六分體浮動(dòng)壓頭。

1.液壓站、電接點(diǎn)壓力表等液壓元器件；2.支撐架；3.液壓缸；4.六分體浮動(dòng)壓頭圖1 空冷汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心壓裝設(shè)備中壓緊裝置

工作時(shí)用行車將整個(gè)壓緊裝置吊于工位上，通過(guò)上部連接套將裝置與壓裝設(shè)備中的拉桿固定好，通過(guò)控制六個(gè)液壓缸及浮動(dòng)壓頭的聯(lián)動(dòng)作業(yè)來(lái)壓緊定子鐵心。當(dāng)光學(xué)測(cè)量找正裝置發(fā)現(xiàn)18根刻線桿某一根高度不同，定子鐵心某一個(gè)方位疊壓系數(shù)不夠時(shí)，松開(kāi)此方位的液壓缸進(jìn)行疊片補(bǔ)償。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 支撐架

支撐架(圖2)的作用首先是用于承受壓裝時(shí)裝置所受的的軸向載荷，在裝置吊運(yùn)時(shí)承受整個(gè)裝置的重力，要求結(jié)構(gòu)呈360°等分，剛度大。為此我們?cè)O(shè)計(jì)成采用Q235材料的工字型的六根梁，并且在兩邊各焊了25 mm厚的Q235鋼板作為加強(qiáng)筋，焊后去應(yīng)力退火。其次，支撐架將作為液壓站、拉桿連接套、電接點(diǎn)壓力表、吊耳等的載體，面積較大，我們將這些零部件，均勻地布置在支撐架的上方，避免吊運(yùn)時(shí)發(fā)生傾斜。

圖2 支撐架

2.2 六分體浮動(dòng)壓頭

六分體浮動(dòng)壓頭由六個(gè)浮動(dòng)頭(圖3)與六分壓鐵(圖4)組成，六分壓鐵通過(guò)浮動(dòng)頭固定于液壓缸活塞桿上，主要作用是調(diào)整鐵心疊片在軸向和徑向的壓力，壓緊定子鐵心，必要時(shí)對(duì)鐵心進(jìn)行針對(duì)性的疊片補(bǔ)償。浮動(dòng)頭通過(guò)球面體連接，材料選用調(diào)質(zhì)45鋼，為保證接觸面良好，球面間進(jìn)行研配。內(nèi)部安裝浸涂潤(rùn)滑油的毛氈，保證球面內(nèi)的潤(rùn)滑[2]。

圖3 浮動(dòng)頭

圖4 壓鐵

六分浮動(dòng)壓頭的調(diào)節(jié)作用主要通過(guò)浮動(dòng)頭的滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)。六分壓鐵由六塊成60°角的壓鐵組成，設(shè)計(jì)的形狀避開(kāi)了壓裝時(shí)與扇形片齒部、軛部的干涉，三個(gè)通孔可以安裝刻線桿，用以解決整體360°范圍內(nèi)的高度誤差問(wèn)題。浮動(dòng)頭與壓鐵間通過(guò)螺栓連接，螺紋孔配做以保證兩部分連接可靠。

浮動(dòng)壓頭是球頭在球窩里轉(zhuǎn)動(dòng)，起到在一定角度旋轉(zhuǎn)的作用，我公司在這個(gè)技術(shù)上申請(qǐng)了發(fā)明專利，并且一直在使用。旋轉(zhuǎn)角度不需要太大，設(shè)計(jì)的調(diào)整范圍是夾角30°內(nèi)，只需要稍微有點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)就能調(diào)整到位。

2.3 液壓系統(tǒng)

在選用液壓站及液壓缸時(shí)，我們充分考慮到滿足常規(guī)產(chǎn)品空冷60 MW和135 MW鐵心壓裝時(shí)的使用，安裝電接點(diǎn)壓力表用于不同型號(hào)定子鐵心壓裝時(shí)壓力調(diào)節(jié)。液壓系統(tǒng)要有保壓功能，保證能在25 MPa壓強(qiáng)條件下保壓24 h。工作時(shí)要求控制系統(tǒng)既能控制六個(gè)液壓缸同時(shí)作用，又能單獨(dú)操作某個(gè)液壓缸進(jìn)行伸縮，保證對(duì)整個(gè)鐵心疊片水平面能夠有效的進(jìn)行壓力調(diào)整[3]。

2.4 連接套

連接套(圖5)由兩個(gè)相同的帶半圓孔的部件對(duì)接而成，其主要作用是固定壓緊裝置與壓裝設(shè)備上的拉桿，保證整個(gè)壓裝過(guò)程順利進(jìn)行。連接套在工作時(shí)承受較大的軸向力矩，為增大連接套的機(jī)械性能，延長(zhǎng)使用壽命，其材料選用45鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。

圖5 單個(gè)連接套

3 結(jié)語(yǔ)

采用帶有六分浮動(dòng)上壓頭的壓裝設(shè)備有效解決了整體剛性壓頭所造成的鐵心壓裝系數(shù)不均勻的問(wèn)題，使定子各部位幾何尺寸精度達(dá)到1 mm，避免了發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)鐵心松動(dòng)的情況。從生產(chǎn)使用情況來(lái)看，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、維護(hù)方便、安全可靠等特點(diǎn)，是空冷汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心外壓裝工藝中的關(guān)鍵設(shè)備部件，有效保證了外壓裝定子鐵心的裝配質(zhì)量，提高了整機(jī)生產(chǎn)能力。