張軍國

（中國水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝分公司，云南昆明650032）

CCS水電站沖擊式轉(zhuǎn)子組裝質(zhì)量控制

張軍國

（中國水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝分公司，云南昆明650032）

轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)的重要組成部分，組裝及安裝質(zhì)量的好壞直接影響到機(jī)組的長期性、穩(wěn)定性和安全性。所以轉(zhuǎn)子安裝質(zhì)量尤為重要。本文闡述了CCS水電站水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)裝配工藝過程和質(zhì)量控制,以及施工裝配中遇到的實(shí)際問題和采取的處理措施,確保了轉(zhuǎn)子裝配的質(zhì)量和施工進(jìn)度,可供大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)參考。

CCS水電站；轉(zhuǎn)子；裝配；質(zhì)量控制

1　概述

CCS水電站地下廠房安裝了8臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，轉(zhuǎn)子裝配由轉(zhuǎn)軸裝配、磁軛裝配、磁極裝配、集電環(huán)裝配、轉(zhuǎn)子引線裝配等組成，轉(zhuǎn)軸裝配為轉(zhuǎn)子中心體及支臂整體到貨，轉(zhuǎn)子裝配總重約344.6 t。

轉(zhuǎn)子直徑（磁極外圓直徑）Φ5 883 mm、磁軛直徑Φ5 253 mm、磁軛高度Φ5 253 mm。

磁極通過沖片上T尾槽掛裝在磁軛相對(duì)應(yīng)的鍵盤槽上。全圓共24個(gè)磁極，磁極裝配重約101 t。

現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子組裝各工序質(zhì)量控制做重點(diǎn)分析。

2　轉(zhuǎn)子支架立軸垂直及水平調(diào)整

圓周均布轉(zhuǎn)子支墩于轉(zhuǎn)子安裝間基礎(chǔ)板上，起吊轉(zhuǎn)軸（包括轉(zhuǎn)子支架），轉(zhuǎn)子支臂落放于支墩上，轉(zhuǎn)軸法蘭端落入安裝間基礎(chǔ)地坑后臨時(shí)固定，用內(nèi)鏡千分尺測(cè)量上下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子，調(diào)整轉(zhuǎn)軸垂直0.02mm/m，即上下之差不大于0.08 mm。用水平儀檢查轉(zhuǎn)軸法蘭水平誤差不超過0.02 mm/m。調(diào)整合格后搭焊支臂支墩于基礎(chǔ)板。在此調(diào)整過程中，注意檢查要使支墩螺栓受力，避免以后磁軛疊裝后下沉轉(zhuǎn)子水平超差。

3　測(cè)圓架裝配

安裝轉(zhuǎn)子測(cè)圓架，在上滑轉(zhuǎn)子處軸向和徑向架設(shè)百分表，調(diào)整檢查測(cè)圓架中心、垂直度，使其測(cè)量誤差≤0.02 mm。每次測(cè)量前應(yīng)復(fù)測(cè)測(cè)圓架測(cè)量精度。

4　磁軛裝配

4.1磁軛下壓板安裝

安裝前檢查立筋板的掛鉤高程偏差不大于1.5mm，但相鄰兩掛鉤高程差不大于1 mm，然后將6塊下磁軛壓板按裝配標(biāo)記吊放在支架立筋掛鉤及鋼支墩上并拼成整圓，利用楔塊配合千斤頂以及拉緊器調(diào)整其水平和波浪度，波浪度≤1 mm，徑向水平偏差≤0.5 mm。

調(diào)平第一塊下壓板后通過測(cè)圓架和水準(zhǔn)儀，將所有其它下壓板調(diào)平，控制下磁軛壓板徑向水平偏差≤0.5 mm，通過測(cè)圓架檢查磁軛壓板外圓半徑差≤0.5 mm。檢查壓板與掛鉤間隙應(yīng)無間隙，局部位置不應(yīng)大于0.5 mm，如間隙過大，則對(duì)其他立筋掛鉤位置進(jìn)行打磨處理或使用拉緊器消除壓板與掛鉤間隙，再次檢查下壓板各項(xiàng)尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。

4.2磁軛鍵安裝

在轉(zhuǎn)子磁軛疊片前先測(cè)量8根主立筋的鍵槽尺寸，并對(duì)應(yīng)主立筋測(cè)量位置測(cè)量凸鍵的寬度，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)確定磁軛副鍵的尺寸是否滿足要求。如不滿足要求，打磨凸鍵側(cè)面反復(fù)測(cè)量直至滿足要求為止。把凸鍵和副鍵安裝就位，利用測(cè)圓架控制凸鍵的外徑和垂直度，調(diào)整其尺寸滿足設(shè)計(jì)要求后，把凸鍵兩側(cè)副鍵冷打緊，在打緊時(shí)要用測(cè)圓架控制凸鍵的垂直度、外側(cè)半徑、相鄰?fù)规I弦長值。

4.3磁軛片清洗

磁軛洗片及分類：將到貨的磁軛沖片按級(jí)差重量為0.2 kg重量差進(jìn)行分類并做好詳細(xì)記錄（張數(shù)），同時(shí)對(duì)每一張沖片進(jìn)行清掃：去除毛刺、油污、銹斑等。

在每類沖片中抽出20片沖片，測(cè)量其實(shí)際厚度，取平均值作為該類沖片的計(jì)算厚度，根據(jù)各類磁軛沖片重量、厚度及轉(zhuǎn)子裝配圖，計(jì)算列出磁軛堆積配重表（通風(fēng)槽片亦參加配重）。配重原則：磁軛兩端為輕片，中部為重片。

4.4磁軛疊片

磁軛共12段，總高度2 860 mm（含上、下端壓板厚度，壓板厚度各20 mm），首尾兩段每段高度290 mm，中部每段高180 mm，通風(fēng)溝高40 mm。在下壓板上安裝疊片銷，按磁軛裝配圖及磁軛堆積配重表進(jìn)行沖片疊裝。疊片時(shí)利用磁軛鍵和長短定位銷定位，每張片安裝兩長兩短定位銷，隨著疊片高度增加，長定位銷不動(dòng)，短定位銷向上串動(dòng)，邊疊片邊用T尾工具整形，疊片時(shí)沖片剪口方向應(yīng)一致，注意沖片與立筋間隙均勻。

每疊完一段，鋪放一層通風(fēng)槽片，利用測(cè)圓架測(cè)量、調(diào)整磁軛的半徑及垂直度，嚴(yán)格控制磁軛的同心度，并通過磁軛外尺寸檢測(cè)磁軛與轉(zhuǎn)子支架、軸線的同心度；測(cè)量并調(diào)整磁軛下壓板水平。如圖1所示。

圖1　磁軛圓度和垂直度測(cè)量示意圖

每段磁軛疊裝時(shí)應(yīng)檢查轉(zhuǎn)子中心體水平≤0.02mm/m，測(cè)圓架中心偏差≤0.03 mm，用水準(zhǔn)儀和帶百分表的測(cè)圓架檢查下環(huán)板水平度，用千分尺檢查磁軛半徑偏差≤±0.5 mm，用測(cè)圓架檢查磁軛的同心度，磁軛所有測(cè)點(diǎn)百分表讀數(shù)與平均讀數(shù)差值≤0.2 mm。

4.5磁軛壓緊

疊片至預(yù)壓緊高度600mm、1200mm、1800mm、2 400 mm及2 860 mm時(shí)各預(yù)壓一次，共預(yù)壓5次。

疊片前根據(jù)抽測(cè)的磁軛沖片、通風(fēng)槽片的平均厚度和壓緊系數(shù)計(jì)算出疊片堆放表，在疊片過程中適時(shí)測(cè)量疊片高度并與計(jì)算的理論高度進(jìn)行比較，同時(shí)在第一次壓緊完成后，測(cè)量壓緊前后疊片高度的變化和壓緊后的高度與理論高度的差值，根據(jù)上述數(shù)據(jù)確定下一段補(bǔ)償片疊片方案。

首次預(yù)壓均采用4個(gè)MI-5500GS風(fēng)扳機(jī)按對(duì)稱方向同時(shí)進(jìn)行，拉緊螺栓擰緊順序?yàn)橹腥Α鷥?nèi)圈→外圈，同時(shí)測(cè)量磁軛沖片內(nèi)、中、外高度，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在后面4次調(diào)整壓緊順序。

壓緊后用測(cè)圓架和內(nèi)徑千分尺測(cè)量磁軛外徑（設(shè)計(jì)半徑2 626.5 mm）、波浪度，中、內(nèi)、外圈高度尺寸和立筋槽底與磁軛凸鍵間隙值、磁軛凸鍵與磁軛鐵芯鍵槽槽底間隙值，并做好詳細(xì)記錄。

磁軛沖片全部疊完后，裝上上磁軛壓板，做最后壓緊。測(cè)量磁軛圓度、垂直度、半徑、高度，各部均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行更換螺桿工作。螺桿的更換為逐步更換，更換中，每拆一個(gè)磁軛預(yù)壓螺桿即穿入螺桿，把緊螺母，必要時(shí)用磁軛圓拉刀銑磁軛拉緊螺桿孔，直到最后銑完全部磁軛拉緊螺桿孔。注意更換時(shí)應(yīng)該由內(nèi)向外對(duì)稱進(jìn)行。待全部穿入螺桿后，用液壓拉伸器逐步對(duì)稱加壓擰緊螺桿，由中、內(nèi)、外圓依次把緊磁軛，使其螺桿的伸長量（3.84～4.08 mm）符合圖紙要求，記錄此時(shí)液壓拉伸器的壓力。抽查10%螺桿的伸長量，如果沒達(dá)到要求則加大壓力再次擰緊所有的螺桿。檢查磁軛外徑、磁軛鐵心長度、磁軛鐵心波浪度、磁軛疊壓系數(shù)、磁軛把緊力、磁軛T尾槽形狀，磁軛下壓板與立筋掛鉤之間的間隙等應(yīng)符合圖紙要求。

磁軛疊壓系數(shù)≥99%，根據(jù)疊壓情況調(diào)整下段的堆疊高度及層數(shù)，保證磁軛總高度與設(shè)計(jì)高度的偏差在0～+4 mm范圍內(nèi)。

磁軛最終壓緊應(yīng)達(dá)到如下要求：

1）螺栓伸長值滿足3.84～4.08 mm；

2）轉(zhuǎn)子中心體上法蘭水平度≤0.02 mm/m；3）測(cè)圓架中心偏差≤0.05 mm；

4）磁軛半徑R2626.5±1.16mm（空氣間隙的3.5%）5）磁軛內(nèi)外圈高度2860（0～+4）mm；

6）下壓板徑向水平≤0.5 mm，整圓水平≤1 mm；7）磁軛疊壓系數(shù)≥0.99。

4.6磁軛熱打鍵

在磁軛固定的設(shè)計(jì)制造上，設(shè)置了磁軛鍵、切向鍵。為了滿足轉(zhuǎn)子即使在過速時(shí)也不產(chǎn)生有害變形的要求，在磁軛固定的工藝上采用了使磁軛和轉(zhuǎn)子支架間給單邊1.4 mm的緊量來滿足機(jī)組安全運(yùn)行要求。為達(dá)此目的，在技術(shù)上采用熱打鍵來達(dá)到。

測(cè)量鍵槽上下間隙，并記錄。用外徑千分尺測(cè)量凸鍵厚度尺寸并記錄，根據(jù)設(shè)計(jì)要求凸鍵加墊單邊緊量1.4 mm，結(jié)合磁軛最終壓緊后同心度及半徑增加補(bǔ)償量，計(jì)算需加墊最終厚度。加墊完成后測(cè)量凸鍵總厚度，檢查是否滿足打鍵要求。

移走轉(zhuǎn)子磁軛的支墩，在磁軛下方布置履帶式加熱器，接好電源線，用苫布罩好，將磁軛加熱到規(guī)定溫度保溫，加熱溫度要均勻，每30 min記錄一次溫度。隨磁軛溫度的上升，磁軛不斷膨脹，當(dāng)鍵槽間隙大于加墊后的凸鍵尺寸0.5～1 mm左右，斷開電源，保持溫度，確保工作人員的安全，將凸鍵對(duì)稱、快速打入鍵槽內(nèi)。熱打鍵完成后應(yīng)有保溫措施，使磁軛緩慢冷卻至室溫。配磨副鍵使之接觸面均勻，其緊量以18磅大錘打緊。

測(cè)量并記錄磁軛的圓度、垂直度、半徑尺寸和高度尺寸，用精密水準(zhǔn)儀和帶百分表的測(cè)圓架檢測(cè)并記錄下壓板的水平度。

5　制動(dòng)環(huán)裝配

制動(dòng)環(huán)安裝完成后檢查各項(xiàng)尺寸應(yīng)達(dá)到如下要求：

（1）按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，制動(dòng)環(huán)下平面后一塊不得高出前一塊；

（2）接縫處間隙符合圖要求6 mm；

（3）制動(dòng)環(huán)表面波浪度＜2 mm；

（4）裝配完畢后，將螺母用鎖定塊鎖定并點(diǎn)焊，螺栓頭不得露出制動(dòng)環(huán)表面。

6　磁極掛裝

以轉(zhuǎn)軸下法蘭面為基準(zhǔn)（下法蘭面到磁極中心線設(shè)計(jì)距離4 000 mm），推算出磁極鐵芯中心尺寸，并參照定子鐵芯實(shí)際高程及上機(jī)架撓度，使轉(zhuǎn)子磁極中心比定子鐵芯平均中心線低1～2 mm為宜，將高程點(diǎn)標(biāo)記在磁軛外圓上。

按制造廠編號(hào)對(duì)稱掛裝磁極，特別注意轉(zhuǎn)子引線位置，在磁極上畫出中心線高程并打上洋沖，各磁極掛裝高程與平均高程之差±1 mm。

用測(cè)圓架測(cè)量磁極上、中、下三個(gè)圓弧面半徑以此檢查磁極掛裝后的圓度，各半徑與平均半徑之差應(yīng)符合規(guī)范要求；實(shí)際半徑與設(shè)計(jì)半徑之差不應(yīng)大于設(shè)計(jì)空氣間隙值的±4%（33×4%=1.32 mm）。同時(shí)根據(jù)測(cè)量的半徑數(shù)值計(jì)算裝配后的整體轉(zhuǎn)子偏心值不大于0.15 mm。

在磁極全部連接完成及引出線安裝完成后：

（1）測(cè)量單個(gè)磁極的直流電阻，差別不超過2%；

（2）逐個(gè)進(jìn)行交流阻抗測(cè)量，相互間應(yīng)無顯著區(qū)別；

（3）測(cè)量轉(zhuǎn)子絕緣電阻，絕緣電阻≥0.5 MΩ；

（4）進(jìn)行轉(zhuǎn)子耐壓試驗(yàn)，線圈額定勵(lì)磁電壓為10倍Un=204.3 V（GB-8564廠家使用標(biāo)準(zhǔn)）。

掛裝完成后檢查尺寸應(yīng)達(dá)到如下要求：

（1）轉(zhuǎn)子半徑：R2941.5±1.32 mm（空氣間隙的4%）；

（2）轉(zhuǎn)子整體偏心值：0.15 mm；

（3）磁極掛裝中心偏差：±1 mm。

CCS水電站轉(zhuǎn)子的安裝，使我們認(rèn)識(shí)到良好的工藝、合格的測(cè)量工具對(duì)于裝好機(jī)組的重要性，而對(duì)于工作中出現(xiàn)的問題，更應(yīng)有精益求精、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，只有這樣，才能保證機(jī)組裝配質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良性能。希望通過對(duì)CCS水電站技術(shù)分析、情況介紹、安裝技術(shù)及質(zhì)量控制的論述，對(duì)其他同類型電站安裝有所借鑒。

TK730.6

B

1672-5387（2016）09-0040-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.014

2016-04-15

張軍國（1986-），男，助理工程師，從事水利水電設(shè)備安裝及技術(shù)管理工作。