陳珊英，劉愛國，朱立平

（東芝水電設(shè)備（杭州）有限公司，浙江 杭州，310020）

1 前言

湖南鎮(zhèn)電站是錢塘江支流烏溪江流域兩級開發(fā)的第一級電站。電站以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、航運、供水等功能。電站于1979年開始投入發(fā)電運行，1980年1～4號發(fā)電機組全部建成發(fā)電，總裝機容量為170 MW（4×42.5 MW）。1996年12月，在大壩后擴容增加1臺單機容量為100 MW的機組（5號機）投入運行。2001年12月啟動湖南鎮(zhèn)電站機組減振增容技術(shù)改造工作，2010年12月減振增容技術(shù)改造完成，新增裝機5萬kW。其中1～4號發(fā)電機組單機容量已由42.5 MW增容改造至50 MW，5號機單機容量由100 MW增容改造至120 MW。

該電站3號、4號機組投入運行36年后，雖然定子經(jīng)過增容改造，但轉(zhuǎn)子已接近運行年限。轉(zhuǎn)子絕緣難免受到電場、高溫、機械應(yīng)力以及臭氧、濕氣、污穢沉積物等條件的長期影響，為了與定子改造匹配，提高穩(wěn)定性，經(jīng)過技術(shù)復(fù)核將轉(zhuǎn)子陳舊的磁軛和磁極以及相關(guān)連接件進行更換改造。

2 數(shù)據(jù)測量

2臺機組的原轉(zhuǎn)子是以熱套的轉(zhuǎn)子支架為基礎(chǔ)，磁軛疊片加掛磁極的典型結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子上、下各安裝若干風(fēng)扇，在定轉(zhuǎn)子的上、下各裝有擋風(fēng)板擋風(fēng)，形成一個雙向通風(fēng)的封閉通風(fēng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)我公司的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點，需要測量原轉(zhuǎn)子支架的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，以及上下?lián)躏L(fēng)板的原分布位置和高低尺寸以做對比參考設(shè)計。雖然2臺機組的轉(zhuǎn)子是同一個廠家生產(chǎn)制作，且有手工繪制的部分信息不全的圖紙參考，但由于個體以及現(xiàn)場安裝情況的不同，2臺機組的數(shù)據(jù)存在差異。因此需要配合實測尺寸進行設(shè)計制作。

圖1 原轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剖面圖

3 設(shè)計工作

3.1 設(shè)計方案

湖南鎮(zhèn)電站3號、4號機擴容后的電氣參數(shù)如下：

發(fā)電機型號：SF50-24/5200

額定容量： 58.8 MVA

額定功率因數(shù)： 0.85（滯后）

額定功率： 50 MW

額定電流： 3234 A

額定轉(zhuǎn)速： 250 r/min

定子鐵心外徑： 5200 mm

定子槽數(shù)： 270槽

我公司克服圖紙信息不全的困難，根據(jù)電站現(xiàn)有電氣參數(shù)、實測數(shù)據(jù)，結(jié)合THPC的轉(zhuǎn)子經(jīng)典結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計了適合該機組的勵磁方案，重新設(shè)計了適合該轉(zhuǎn)子支架的磁軛和磁極結(jié)構(gòu)。

表1 改造前后轉(zhuǎn)子相關(guān)的參數(shù)表

3.2 改造后轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點

改造后結(jié)構(gòu)主要由磁軛、磁極、上/下風(fēng)扇、勵磁引線、原轉(zhuǎn)子中心體、上/下?lián)躏L(fēng)板等8部分組成（如圖2所示）。

圖2 改造后轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖

轉(zhuǎn)子中心體為圓盤式整體結(jié)構(gòu)（留用原部件），在其外圓側(cè)疊裝磁軛，磁軛片4.5 mm厚。整圓共6張磁軛片，每片有4極，疊片層間依次錯開一個極距進行疊裝，一片一疊、兩片一疊相間，其中磁軛間隔片疊裝，極間連接部位磁軛疊裝特殊磁軛片。全部磁軛片疊裝完畢后，通過插入磁軛拉緊螺桿并緊固使其成為一體。

磁軛與轉(zhuǎn)子中心體的連接是熱打鍵結(jié)構(gòu)如圖3所示。由于長期運行轉(zhuǎn)子支架上的鍵槽存在沿軸向的S型變形，各鍵槽需要實測尺寸后擴槽與T型鍵進行單獨配加工。由此決定轉(zhuǎn)子中心體連軸回工廠修配。

圖3 磁軛鍵結(jié)構(gòu)圖

為了方便安裝制動環(huán)、下風(fēng)扇、磁極高度調(diào)節(jié)螺栓等部件，磁軛下壓板設(shè)計成整體環(huán)形厚板，內(nèi)徑側(cè)攻與磁軛拉緊螺桿孔錯開的螺紋孔安裝制動環(huán)，下環(huán)形風(fēng)扇座利用外徑側(cè)的磁軛拉緊螺桿安裝在磁軛下壓板上。最外徑側(cè)磁極鴿尾部設(shè)置M24的螺紋孔安裝磁極中心調(diào)節(jié)螺栓（如圖4所示）。

圖4 磁軛下壓板周圍結(jié)構(gòu)

與原先的結(jié)構(gòu)相比，有如下改善：

1）不吊轉(zhuǎn)子可拆磁極；

2）制動環(huán)可拆可更換；

3）極間連接由鍍銀螺栓連接代替原錫焊連接；

4）阻尼環(huán)軟連接代替原剛性連接；

5）軸流式風(fēng)扇替代原斗式離心風(fēng)扇。

4 現(xiàn)場改造安裝

4.1 安裝前準(zhǔn)備

將連軸的轉(zhuǎn)子中心體吊入安裝場地，放置在轉(zhuǎn)子安裝間基礎(chǔ)環(huán)板上，測量轉(zhuǎn)子中心體，調(diào)平轉(zhuǎn)子支架6處立筋，調(diào)整到0.1 mm以內(nèi)，可適當(dāng)調(diào)整基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)子支架間的支撐工具。進行全部裝配前，確認運輸?shù)跹b過程無損傷后，將磁軛鍵的組合鍵放入轉(zhuǎn)子中心體的楔形鍵槽部，確認沒有卡住。

在磁軛下端板位置均勻配置管式千斤頂，調(diào)整高度一致。用磁軛擋板支撐T形鍵，用夾具夾緊磁軛鍵，作為磁軛疊片的定位鍵。

4.2 疊片

將磁軛下端板吊入，調(diào)整下端板同心度、水平度及與中心體鍵槽周向相對位置，確保轉(zhuǎn)子中心體立筋鉤與下端板墊板接觸良好。

按設(shè)計圖紙疊片至500 mm左右，按設(shè)計標(biāo)記“#”位置插入導(dǎo)向銷。若導(dǎo)向銷難以穿通磁軛孔，則用沖帽、沖桿、沖頭組合工具經(jīng)由風(fēng)動工具振動沖擊以對齊各層磁軛片，直到導(dǎo)向銷可以順利通過為止。疊片每隔300～500 mm左右，用導(dǎo)向銷檢查校正一次磁軛孔。

疊片至750 mm左右，間隔一個磁極位置安裝預(yù)緊螺桿進行第一次預(yù)壓，然后測量預(yù)緊位置處內(nèi)、外徑側(cè)的疊片高度，在適當(dāng)位置用楔子塞入磁軛調(diào)整片以調(diào)平內(nèi)、外側(cè)高度。疊片至1066.5 mm高度時，疊一層磁軛間隔片。疊片至1500 mm左右時，再預(yù)緊調(diào)整一次疊片高度。

疊片至整高，再次用預(yù)緊螺桿第三次預(yù)壓，調(diào)整磁軛內(nèi)、外徑側(cè)的疊片高度；然后再用導(dǎo)向銷校正、對齊磁軛孔。

安裝磁軛拉緊螺桿，先用20%～30%的設(shè)計圖中指定力矩預(yù)把緊。然后每隔1處取出磁軛鍵，相應(yīng)用調(diào)中心鍵（共3處）調(diào)整磁軛的中心，使磁軛和轉(zhuǎn)子中心體的中心一致。取出調(diào)中心鍵，再完全把緊磁軛拉緊螺桿并鎖定。

安裝磁軛加熱管，通電加熱使磁軛膨脹，當(dāng)磁軛達到所需膨脹量時，放入T型鍵和調(diào)整墊片，切斷電源，自然冷卻后，打入周向兩側(cè)打入鍵。最后切除突出立筋部分鍵（不得使用火焰切割）。安裝磁軛鍵壓板。

4.3 其余件安裝

安裝制動環(huán)后，掛裝磁極，安裝磁極鍵，安裝線圈連接和勵磁引線，接下來安裝線圈支撐、上/下風(fēng)扇，上/下?lián)躏L(fēng)板，最后轉(zhuǎn)子整體涂裝，進行現(xiàn)場試驗。

圖5 磁軛疊片

圖6 第一只磁極掛裝

5 結(jié)論

本公司對湖南鎮(zhèn)3號、4號機組轉(zhuǎn)子改造非常成功。結(jié)構(gòu)貼合保留下的設(shè)備，配合良好并無干涉，并且對原有的通風(fēng)環(huán)境有所改善。無論是耐壓試驗、振擺試驗，還是溫升試驗數(shù)據(jù)都非常理想，得到了業(yè)主的一致好評。4號、3號分別于2016年2月、2017年2月投入改造后商業(yè)運營，至今運行穩(wěn)定良好。