周若愚

(中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710032)

豐寧抽水蓄能電站發(fā)電機采用立軸半傘式結構，發(fā)電機定子主要由定子機座、鐵芯和繞組組成。定子機座在工廠內(nèi)進行預組裝，配好定位結構，在施工現(xiàn)場組焊成整圓。定子鐵芯下端置于大齒壓板上。定位筋采用新型分體式彈性鴿尾筋結構，具有減振和適應鐵芯熱膨脹的優(yōu)點。

定子機座由2瓣組成，機座上下共7層環(huán)板，從機座下端部往上端部數(shù),第1層環(huán)板內(nèi)徑為5990mm、第2～7層環(huán)板內(nèi)徑為6710mm，機座凈高4255mm。施工現(xiàn)場進行分瓣機座組裝以及合縫位置各層環(huán)板對焊。定子鐵芯通過51根分體式彈性鴿尾筋及配套托塊、彈性元件與定子機座連接，定位筋與托塊之間通過墊片和楔塊調整來保證1.5mm間隙，墊塊在該大段鐵芯預壓完成后，方可拆除，定位筋托塊焊接完成后安裝彈性元件。定位筋設計內(nèi)徑為6610mm，設計長度為(3205±5)mm。定子鐵芯內(nèi)徑為5440mm，外徑為6630mm，高度3080mm，下端由機座大齒壓板和分塊式下齒壓板支撐，上端由分塊式上齒壓板壓緊，鐵芯由102根穿心螺桿與碟簧進行壓緊，上、下兩端設計有絕緣帽，并通過51根浮動式雙鴿尾定位筋固定在定子機座上。測量鐵芯溫度的測溫電阻埋設在鐵芯軛部，安裝槽由測溫專用定子沖片疊裝而成。

1 施工準備及工藝流程

定子在安裝間定子工位進行組裝工作，組裝時利用定子工位中心位置的測圓架基礎板固定定子測圓架，按照定子機座基礎板分布圓尺寸,在安裝間定子基礎板上布置安裝支墩便于定子機座的調整和固定。定子機座應避免屋頂滲水澆淋和直接承受冷、熱氣流的吹襲；裝配場地的平均照明功率不小于10W/m2；裝配場地應清潔、干凈，布置整齊，通風良好；搭設定子組裝防塵棚。定子疊片支架采用10號、14號槽鋼進行制作，共制作8個定子疊片支架。定子疊片平臺采用φ48盤扣式腳手架為主支撐，上鋪寬800mm、厚5mm花紋鋼板，施工期間便于安裝及拆卸。

定子組裝工藝流程見圖1、圖2。

圖1 定子組裝工藝流程

圖2 定子組裝工藝流程

2 機座組裝

2.1 機座組拼

將分瓣定子機座運至安裝間臨時場地放置，清掃分瓣定子機座。用銼刀、油石、砂紙對機座、定子安裝支墩、楔子板以及組合面的高點、毛刺進行處理。檢查楔子板相互之間以及楔子板與基礎板之間接觸是否良好。清掃、打磨可調節(jié)楔子板的組合面，組合面的間隙不超過0.05mm，組合縫錯牙不超過0.05mm。打磨機座合縫待焊部位直至露出金屬光澤，清除焊接坡口及坡口兩側各50mm范圍內(nèi)的所有銹蝕、油污、毛刺和油漆等。檢查合縫板接觸面應平滑、螺栓孔內(nèi)無毛刺。

將分瓣定子機座吊裝于定子安裝支墩上，就位后，在圓周方向均布8根10號槽鋼將定子機座與定子基礎板焊接固定，以防止機座傾倒。利用把合螺栓將定子機座把合成整體，檢查整個定子機座環(huán)板對接焊縫坡口的間隙及徑向、軸向錯牙。機座大齒壓板合縫處垂直方向錯位小于0.30mm。全圓周分8個方位檢測定子機座各環(huán)板內(nèi)徑，定子機座大齒壓板絕對內(nèi)徑值與設計值的偏差為+1～+6mm，其余各環(huán)板內(nèi)圓絕對內(nèi)徑值與設計值的偏差為-4～+4mm，分內(nèi)、外兩圈各36個點檢測定子機座大齒壓板水平，機座大齒壓板圓周波浪度不大于1mm。

2.2 測圓架安裝

以定子機座大齒壓板內(nèi)圓為基準，利用測圓架底盤調整螺釘，調整測圓架中心柱與定子機座的同心度在0.50mm以內(nèi)。在測圓架中心柱兩個相互垂直的方向上懸掛鋼琴線，利用鋼琴線對測圓架中心柱進行垂直度測量和調整，其垂直度不應大于0.02mm/m，且最大不應超過0.05mm。

調整測圓架中心柱垂直度合格后，再次校核測圓架與定子機座的同心度，應在0.50mm以內(nèi)。并利用在轉臂上放置精密水平儀(精度0.02mm/m)的方法檢驗中心柱轉臂水平度，水平儀的水泡在轉臂處于任意回轉位置時，均能保持在精度規(guī)定范圍內(nèi)。

利用測圓架轉臂，重復測量圓周上任意點的半徑誤差，不得大于0.02mm；旋轉一周的回零偏差值不得大于0.05mm、跳動量不大于0.50mm。

2.3 機座焊接

定子機座各項數(shù)據(jù)測量合格后，在分瓣機座大齒壓板合縫兩邊用樣沖分別在內(nèi)徑和外徑處打上2對測量點，在每個上環(huán)板合縫兩邊用樣沖分別在內(nèi)徑和外徑處打上2對測量點，用游標卡尺測量記錄原始距離。對機座大齒壓板合縫面坡口間隙大于3mm處，先進行鑲邊焊。其余環(huán)板Ⅴ形坡口間隙應符合圖紙要求。安裝并點焊機座大齒壓板合縫處臨時加強板，之后采用2個焊工對稱施焊加強板，注意保持焊接的同步。檢查機座半徑、水平以及焊縫的收縮情況，在焊接過程中隨時進行檢查，以便根據(jù)實際情況進行焊接順序的調整。

環(huán)板焊接順序為：以機座大齒壓板為1號環(huán)板，依次向上，直至上環(huán)板為7號環(huán)板。按1號、7號、5號、3號、2號、6號、4號環(huán)板的順序對焊縫進行定位焊，每條焊縫分別在內(nèi)徑、中間、外徑處焊接60～80mm長。1號環(huán)板平焊至20mm焊高，進行背部清根后，仰焊至距離環(huán)板下緣10mm處。焊接7號環(huán)板合縫處鋼板，并仰焊至10mm焊高。依次焊接5號、3號、2號、6號、4號環(huán)板合縫處鋼板，并平焊至10mm焊高。1號環(huán)板平焊及仰焊完成后，依次平焊7號、5號、3號、2號、6號、4號環(huán)板至完成。

組焊完成后去除合縫處組合塊及螺栓、螺母等。全圓周分16個方位檢測定子機座各環(huán)板內(nèi)徑，大環(huán)板內(nèi)圓絕對內(nèi)徑值與設計值的偏差為0～+5mm，其余環(huán)板以不影響定位筋安裝為準。分36個點檢測定子機座下環(huán)板水平，下環(huán)板圓周波浪度不大于1mm。

3 定位筋安裝與焊接

定位筋整圓共51根，沿定子環(huán)板內(nèi)圓均布，分布角為7.059°，見圖2。定位筋安裝時，采用大等分弦距方法，采用3根基準定位筋7等分方式進行。

根據(jù)定子定位筋分布圖(見圖3)，在定子下環(huán)板處劃出基準定位筋所在位置的中心線。依順時針順序排列(從內(nèi)往外看)定位筋編號為1～51號。用全站儀按圖紙尺寸在機座下環(huán)板上放出定位筋安裝基準線，基準定位筋選為+Y偏-X方向0.395°位置。基準定位筋選為51號、1號和2號，并將其作為1根大等分定位筋；7根大等分定位筋分別為1號、9號、16號、23號、30號、37號、44號。基準定位筋選為51號、1號和2號，并將其作為1根大等分定位筋；7根大等分定位筋分別為1號、9號、16號、23號、30號、37號、44號。

圖3 定位筋分布圖

3.1 基準定位筋安裝

在定子下環(huán)板上+Y偏-X方向0.395°位置劃線，定為1號基準定位筋。再根據(jù)1號定基準位筋的位置確定出其余2根相鄰基準定位筋(51號、2號)的方位，選用3根直線度和扭曲度較好的筋作為基準筋，劃出3根基準定位筋鴿尾中心線。

在基準筋背部與定位筋托塊間裝入楔塊和墊塊并楔緊，初步調整基準筋托塊的徑向與周向位置，并用專用工具將基準定位筋托塊初步固定在定子機座環(huán)板上。調整基準定位筋，使基準筋鴿尾中心線與設計要求周向偏差不大于1mm，用中心測圓架以及懸掛鋼琴線的方法測量并調整基準定位筋?；鶞识ㄎ唤钫{整合格后，利用專用工具將基準定位筋的托塊固定在定子機座環(huán)板上。將基準定位筋上每層定子機座托塊點焊到環(huán)板上，點焊焊縫長度為10～15mm。點焊完成后，檢測基準定位筋徑向及周向垂直度、絕對半徑偏差以及向心度。

3.2 大等分定位筋安裝

3根基準定位筋檢查合格后，選用6根直線度和扭曲度較好的筋和1號基準定位筋一起作為大等分定位筋。

初步調整各大等分定位筋，使其鴿尾中心線與定子下環(huán)板上的位置中心線偏差不大于1mm，用中心測圓架以及內(nèi)徑千分尺在中間部位的兩托塊處測量并調整9號大等分定位筋的內(nèi)徑以及其與基準定位筋的弦距。反復調整9號大等分定位筋徑向及周向垂直度，托塊與機座環(huán)板之間的接觸面、向心度，以及與1號基準定位筋為基準的相對半徑偏差滿足要求。

按相同方法，調整9號、16號、23號、30號、37號、44號大等分定位筋。大等分定位筋調整合格后，將各大等分定位筋上的托塊沿徑向從內(nèi)側向外側對稱點焊到定子機座每層環(huán)板上，其點焊焊縫的長度為10～15mm。大等分定位筋點焊完成后，分別復測大等分定位筋的徑向及周向垂直度、半徑偏差以及向心度。

3.3 其余定位筋安裝

大等分筋調整合格后，進行大等分區(qū)間內(nèi)的定位筋安裝。初步調整區(qū)間定位筋，在定位筋背部與托塊之間裝入楔塊和墊塊并楔緊，將定位筋托塊初步固定在定子機座環(huán)板上。用中心測圓架、定位筋搭焊樣板以及球頭量桿在托塊處測量并調整大等分定位筋與區(qū)間定位筋的內(nèi)徑以及弦距。反復調整區(qū)間定位筋，至各檢查項目滿足設計要求。

區(qū)間各定位筋全部調整合格后，點焊定位筋托塊。用中心測圓架以及弦距測量工具在托塊安裝高程位置測量并調整所有的區(qū)間定位筋的內(nèi)徑以及弦距滿足要求。

在定位筋下端疊2層定子沖片，檢查定位筋安裝的正確性。

3.4 托塊焊接

托塊焊接前，利用定位筋調整工具周向和徑向固定定位筋，用平頭千斤頂軸向固定定位筋，再次檢查定位筋的各項數(shù)據(jù)滿足相關技術要求，然后進行施焊；托塊每層焊縫焊后冷卻至室溫時方可拆除千斤頂。

定子機座第4層環(huán)板上的各托塊同層徑向焊縫焊完后，再焊接第2或第6層托塊同層徑向焊縫，然后進行第3層或第5層托塊同層徑向焊縫的焊接，再進行第1層或第7層托塊同層徑向焊縫的焊接。

每一層環(huán)板托塊焊縫全部焊完后，應檢查每根定位筋的半徑、向心度和定位筋間的弦距，觀察變化的趨勢，合格后方可繼續(xù)焊接第二層。定位筋托塊全部滿焊結束后，在冷態(tài)下檢查和測量定位筋，半徑、弦距、向心度等應滿足要求。焊接完成后，對焊縫進行PT探傷檢查。

安裝機座相應環(huán)板定位筋背部的彈性元件，調整彈性元件，要求彈性元件的球頭中心線需與定位筋的中心線重合，并且彈性元件球頭應緊靠定位筋表面，用塞尺檢查球頭兩側與定位筋的間隙應相同。

對定子機座內(nèi)外進行清掃，并對焊縫處進行補漆，安裝下齒壓板。

4 鐵芯疊裝

為保證鐵芯疊片的質量，采用分段壓緊措施，共分7次壓緊。定子疊片按順時針進行，相鄰兩層按照1/2沖片寬度交錯搭接疊裝(即錯開1個定位筋的位置)。

鄰層定子沖片之間應錯開1/2沖片進行疊放，順時針錯開。所有的黏膠片、沖片、通風槽片均需按此方向進行錯開疊裝。

鐵芯疊片時，定子沖片應緊靠定位筋，疊片過程中，每隔25小段疊一層層壓玻璃布板，層壓玻璃布板疊放于每小段鐵芯的中間層，共疊2層。鐵芯疊裝過程中，應隨時測量定子鐵芯的圓度、圓周波浪度、齒漲以及各小段的高度，并做必要調整。

每疊完一小段鐵芯時，使用專用工具沿定子鐵芯圓周測量其鐵芯段長，圓周方向上每張沖片1個點，其偏差不超過±0.50mm，必要時應在每次預壓過程中使用槽楔進行鐵芯段長的檢查。疊片過程中，應注意每段高度偏差的相互補償。

在定子鐵芯高度疊至約94mm、1537mm及2941mm時，按圖紙的要求疊入鐵芯溫度計安裝槽的定子沖片，要求測溫電阻安裝槽的深度為6mm。并在對應高度疊片完成后安裝鐵芯溫度計。

定子鐵芯分6次預壓和1次最終壓緊，其每次預壓高度約為500mm。每次預壓前后，均應測量并記錄鐵芯的圓度、波浪度和高度，確定出定子鐵芯下一次的預壓高度。每次預壓結束后再次進行沖片疊裝時，應根據(jù)上述測量記錄，進行定子鐵芯波浪度調整，以保證定子鐵芯最終壓緊后的高度和波浪度。

清掃上齒壓板，將上齒壓板吊裝就位，并調整齒壓板，使齒壓板上螺孔與定子沖片螺孔同心，壓指中心與鐵芯齒部中心線周向偏差不大于2.0mm，上壓板的徑向水平不大于3mm，單塊上壓板壓指的半徑偏差不大于3mm。安裝上齒壓板的測溫電阻。安裝前后，對壓指溫度計用500V搖表進行絕緣電阻檢查，要求絕緣電阻應不小于5MΩ；檢查溫度計的電阻值，應符合要求。根據(jù)圖紙布置位置，先將壓塊與壓指點焊牢，再將測溫電阻塞入在安裝槽內(nèi)，并用黏結膠將測溫電阻與壓指黏牢。

按定子鐵芯穿心螺桿裝配有關要求，安裝穿心螺桿、絕緣管、絕緣墊圈、碟形彈簧以及圓螺母等相關部件。絕緣管安裝時，絕緣管平齊端朝上，絕緣管放入中間，絕緣管平齊端朝下。

按照鐵芯分段壓緊要求，整體把緊定子鐵芯，定子鐵芯的實際疊壓系數(shù)不得小于0.96，定子鐵芯整體把緊后，整體測量鐵芯內(nèi)徑、各點高度及波浪度，應滿足設計要求。

鐵芯鐵損實驗完成后，進行鐵芯最終壓緊，定子鐵芯的實際疊壓系數(shù)不得小于0.96。安裝擋風板等定子附件。

5 結 語

定子主要由機座、定子鐵芯、線圈以及固定這些部分的附件組成。作為機組的重要部件，定子的主要作用是產(chǎn)生旋轉磁場。目前在建的大型抽水蓄能電站較多，受外形尺寸及運輸條件限制，定子部件都是散件到貨，需要在施工現(xiàn)場進行組裝，因此現(xiàn)場定子組裝工藝技術將直接影響定子安裝質量，進而影響機組安全穩(wěn)定運行。

豐寧抽水蓄能電站定子組裝工藝要求嚴、難度大，其結構特點及安裝方式與常規(guī)電站定子有較大區(qū)別，定子機座采用盒形筋結構，這種結構的定子機座具有剛度好、運行過程中定子機座振動小等特點。定子機座通過新型分體式彈性鴿尾筋結構與定子鐵芯連接，能適應鐵芯熱膨脹，還能削弱定子鐵芯的振動。在定子組裝過程中采用合理有效的工藝技術,保證定子的組裝質量，為機組下一步安裝提供了有力保證，同時也為同類抽水蓄能電站定子組裝提供了技術借鑒和指導。