洪煥濤,張福東,郭勝?gòu)?qiáng),李 良

(山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠,山東 濟(jì)南 250100)

1 前言

汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心是發(fā)電機(jī)的重要部件之一。它是由扇形定子沖片(見(jiàn)圖 1)疊壓而成的。為了減小定子鐵心中的渦流損耗,要求定子沖片有較高的絕緣電阻、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、附著力強(qiáng)、不吸潮、耐熱性較高。絕緣層應(yīng)薄而均勻,有一定的彈性。因此,定子沖片在疊壓前必須經(jīng)涂漆絕緣處理。涂漆處理是定子沖片制造的關(guān)鍵工序,由涂漆和烘干兩部分組成,而且在專用涂漆設(shè)備(涂漆機(jī))上進(jìn)行。

圖1 I汽輪發(fā)電機(jī)定子沖片示意圖

傳統(tǒng)的涂漆機(jī)主要存在如下缺陷:(1)溫度控制不能自動(dòng)調(diào)整,涂漆溫度完全憑經(jīng)驗(yàn);(2)傳動(dòng)速度憑手工控制,傳送速度和溫度區(qū)域不匹配;(3)鏈條穿軸覆網(wǎng)結(jié)構(gòu)為傳動(dòng)鏈條中無(wú)銷軸,支撐軸直接穿在鏈條中。因?yàn)榇┥系闹屋S承擔(dān)鏈條銷軸的任務(wù),在運(yùn)行過(guò)程中承受鏈條的拉力。穿入鏈條部分受到剪切力,容易出現(xiàn)支撐軸磨斷脫落,造成對(duì)加熱元件破壞。而且更換支撐軸麻煩,需要停產(chǎn);(4)鋼絲編制的鏈網(wǎng)運(yùn)行阻力大,有竄動(dòng)的現(xiàn)象存在;(5)鏈網(wǎng)粗糙,接觸面過(guò)大,沖片接觸處數(shù)多,鋼絲高溫下氧化損壞。

據(jù)不完全了解,國(guó)內(nèi)同行業(yè)相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀大體情況如下:

(1)從定子沖片漆的種類來(lái)看,國(guó)內(nèi)其他企業(yè)大多采用油基絕緣漆,表面光滑,熱性能差,涂漆烘烤對(duì)環(huán)境污染大。

(2)從加熱方式來(lái)看,國(guó)內(nèi)其他企業(yè)大多采用煤氣加熱或者電阻絲加熱,不但環(huán)評(píng)難通過(guò),而且熱效率低,溫度不均,耗能高。

(3)從傳送沖片的方式來(lái)看,多數(shù)廠家采用雙鏈條拖動(dòng)方式,鏈條中間插入(或連接)用來(lái)支撐沖片的支撐軸,沖片落在其上面。鏈條的結(jié)構(gòu)有兩種:實(shí)心穿軸和滾子鏈帶附件。

(4)從支撐沖片的方式來(lái)看,對(duì)于實(shí)心穿軸來(lái)講,有的采用穿軸覆網(wǎng)結(jié)構(gòu),有的在相鄰兩軸螺旋狀纏繞鐵絲代替覆蓋鐵絲網(wǎng)。對(duì)于帶附件的鏈條來(lái)講,有的采用螺栓固定雙鏈條之間的支撐軸,然后在相鄰兩軸套上鐵絲網(wǎng)扣,還有的采用彈簧鋼絲頂尖或者沖壓件頂尖方式。總之為的是減少與定子沖片的接觸面積,達(dá)到減少粘漆和劃傷漆膜的目的。

2 設(shè)計(jì)思路與方案

涂漆設(shè)備通常由涂漆機(jī)構(gòu)、傳送系統(tǒng)、烘干爐、控制系統(tǒng)、通風(fēng)排煙裝置、冷卻系統(tǒng)等組成?，F(xiàn)在廣泛采用電熱式三段涂漆機(jī),如圖 2所示。

圖2 三段式涂漆機(jī)示意圖

由于定子沖片對(duì)漆膜的厚度、絕緣電阻、烘干溫度和烘干時(shí)間均有嚴(yán)格要求,這就對(duì)涂漆設(shè)備提出了非常高的技術(shù)要求,必須對(duì)其涂漆機(jī)構(gòu)、傳送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、烘干爐體和排煙冷卻系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),使其相互之間配合協(xié)調(diào),以保證絕緣漆烘干溫度、烘干時(shí)間以及沖片的傳送速度等關(guān)鍵參數(shù)的合理配置,從而保證定子沖片的涂漆質(zhì)量。從設(shè)計(jì)的角度出發(fā),主要考慮如下幾個(gè)方面:

(1)涂漆機(jī)構(gòu)

保證涂在沖片表面的漆膜厚度符合工藝要求而且均勻,這是前提。我們?cè)O(shè)計(jì)了新的四輥涂漆技術(shù),扇形片表面涂層均勻一致,生產(chǎn)效率更高。

(2)傳送系統(tǒng)

傳送帶的速度與涂漆輥的圓周速度相同,使沖片與傳送帶不發(fā)生相對(duì)位移,以免劃傷沖片漆膜。

(3)烘干爐

采用三段不同溫區(qū)烘干分別控制,有利于實(shí)現(xiàn)絕緣漆的最優(yōu)性能,得到機(jī)械性能高、薄而均勻的漆膜。

(4)控制系統(tǒng)

爐溫的高低與硅鋼片漆的牌號(hào)、烘烤時(shí)間和漆膜厚度等有關(guān),所以控制系統(tǒng)不但要能控制溫度,而且能通過(guò)調(diào)節(jié)傳送帶的速度來(lái)控制烘烤時(shí)間,這在實(shí)踐中非常重要和實(shí)用。

圖3是發(fā)電機(jī)定子沖片烤漆爐設(shè)計(jì)立體圖。

3 技術(shù)特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)存在的問(wèn)題,新的涂漆設(shè)備從保證涂漆質(zhì)量、降低能耗、方便操作、利于維修的角度出發(fā),較好地解決原有設(shè)備暴露出來(lái)的問(wèn)題,使涂漆機(jī)的技術(shù)含量和沖片涂漆質(zhì)量提升到一個(gè)新的水平。我們查閱了有關(guān)涂漆方面的資料,結(jié)合國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研制。因經(jīng)驗(yàn)不足,以及配套外協(xié)件質(zhì)量問(wèn)題等原因,開(kāi)始也出現(xiàn)了一些波折,沖片涂漆質(zhì)量不盡如意。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、試驗(yàn),攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題,終于摸清水溶性無(wú)機(jī)硅鋼片漆的性能,掌握了其涂漆技術(shù),使水溶性無(wú)機(jī)硅鋼片漆涂漆機(jī)取得成功。

以下是我們的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)。

(1)控制系統(tǒng)

圖3 定子沖片烤漆爐設(shè)計(jì)立體圖

該設(shè)備的控制系統(tǒng)由涂漆和沖片傳送系統(tǒng)速度控制及烘干爐溫度控制兩部分組成。控制系統(tǒng)不但要能控制溫度,而且能控制傳送帶的速度。通過(guò)調(diào)節(jié)傳送帶的速度來(lái)控制烘烤時(shí)間,使絕緣漆的性能達(dá)到最佳。該技術(shù)在實(shí)踐中得到驗(yàn)證,各工作部分協(xié)調(diào)良好,控制精度高。

(2)四輥涂漆機(jī)構(gòu)

我們針對(duì)現(xiàn)有二輥涂漆設(shè)備存在的不足,設(shè)計(jì)了一種涂漆效率高、效果好、工藝穩(wěn)定的發(fā)電機(jī)定子硅鋼片四輥涂漆機(jī)構(gòu)。該設(shè)備能夠在發(fā)電機(jī)定子硅鋼片的上下兩面同時(shí)形成均勻的漆膜,涂漆效率高、效果好,工藝穩(wěn)定。

(3)空心銷軸傳動(dòng)鏈

空心銷軸傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)既要考慮國(guó)標(biāo)尺寸,與鏈輪匹配,便于生產(chǎn),又要結(jié)合我們的實(shí)際情況?？紤]到我們這套系統(tǒng)要在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行,對(duì)材料的熱強(qiáng)性有較高的要求。因此,我們選用了耐高溫、耐磨的金屬材料,并通過(guò)特殊處理達(dá)到我們的設(shè)計(jì)要求。

該沖片傳送系統(tǒng)使支撐軸安裝在空心銷軸中,不但便于維修、更換,更重要的是減輕了對(duì)支撐軸的磨損,提高了傳動(dòng)鏈條的使用壽命。采用環(huán)形鋼箍代替鋼絲編網(wǎng),通過(guò)點(diǎn)接觸的鋼箍支撐定子沖片運(yùn)動(dòng)進(jìn)行烘烤,減少了與沖片的接觸面和接觸點(diǎn)數(shù),提高了沖片的質(zhì)量;同時(shí)避免了鋼絲編制的鏈網(wǎng)在高溫下反復(fù)彎曲和氧化造成破損導(dǎo)致對(duì)加熱元件的損壞。

(4)遠(yuǎn)紅外加熱

烘干爐采用遠(yuǎn)紅外石英電加熱管加熱,并且下層遠(yuǎn)紅外石英電加熱管的總功率大于上層加熱管的總功率,熱空氣傳導(dǎo)和對(duì)流速度快,加熱效率高,使產(chǎn)品固化、干燥快。并且設(shè)置三段不同溫區(qū)分別控制烘干,有利于實(shí)現(xiàn)絕緣漆的最優(yōu)性能,得到機(jī)械性能高、薄而均勻的漆膜。因此,該烘干爐具有升溫快、干燥快、效率高、能耗小、體積小、成本低的特點(diǎn)。

(5)光輪過(guò)渡裝置

針對(duì)原有技術(shù)的不足,我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種在定子沖片傳動(dòng)過(guò)程中能夠消除鏈條長(zhǎng)度誤差,避免漆膜劃傷的的光輪過(guò)渡裝置。

該裝置為懸臂結(jié)構(gòu),在沖片傳送裝置一側(cè)鏈條的支撐處設(shè)置一個(gè),將兩側(cè)鏈條產(chǎn)生的長(zhǎng)度誤差通過(guò)鏈條在光輪上的滑動(dòng)給予補(bǔ)償,從而保證了兩側(cè)鏈條的同步性,消除了涂漆硅鋼片傳送裝置兩側(cè)鏈條變形的不一致,避免了涂漆硅鋼片從涂漆機(jī)構(gòu)出來(lái)后劃傷的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明,新制造的涂漆機(jī)涂烤出來(lái)的定子沖片漆膜均勻一致,漆膜厚度符合工藝要求;外觀表面沒(méi)有氣泡、發(fā)花等現(xiàn)象,白點(diǎn)很少,外觀質(zhì)量可以與進(jìn)口沖片相媲美;絕緣電阻測(cè)試符合工藝要求,設(shè)備控制可靠,操作方便,維修更換少,達(dá)到了預(yù)期效果,得到了廣泛的好評(píng)。對(duì)電機(jī)行業(yè)由低污染的水基漆替代高污染的油基漆具有極大的推廣價(jià)值。