王石林

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 概述

廣東陽(yáng)江抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱陽(yáng)蓄電站）發(fā)電機(jī)定子機(jī)架分兩瓣到貨，現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接、疊片和下線。定子外徑為Φ8 000 mm，內(nèi)徑為Φ5 030 mm，鐵心高度為3 400 mm，定子每層由27張硅鋼疊裝而成，鐵心沿軸向方向共分成 86段，設(shè)有85段通風(fēng)溝，每段鐵心高度為34.6 mm，每段通風(fēng)溝高度5 mm，鐵心槽數(shù)共計(jì)216槽，由54根浮動(dòng)式雙鴿尾定位筋通過托板固定在定子機(jī)座上。定子額定電壓等級(jí)為20 kV，采用玻璃絲套管注膠硬化端箍工藝固定線棒，繞組采用單匝、條式疊繞組結(jié)構(gòu)，4個(gè)支路對(duì)稱繞組，每極每相6槽，繞組節(jié)距為1-17-2，Y型接線，絕緣等級(jí)為F-Class，定子冷卻采用全空氣冷卻方式，定子裝配后重量為392 t。

2 定子裝配難點(diǎn)分析

（1）工地現(xiàn)場(chǎng)濕度大、環(huán)境差，定子裝配需在溫度相對(duì)恒定、濕度≤75%、無塵或少塵環(huán)境下裝配，方能保證定子裝配后的質(zhì)量滿足要求。

（2）定位筋安裝質(zhì)量要求高，定位筋滿焊后半徑偏差為-0.1～+0.4 mm，圓度偏差≤0.4 mm；同一高程面上的定位筋相鄰半徑差＜0.2 mm，定位筋弦距偏差＜±0.1 mm，徑向扭斜要求＜0.1 mm。

（3）定子鐵心疊裝質(zhì)量要求高，鐵心高度達(dá)3 400 mm，鐵心內(nèi)徑偏差-0.8～1.2 mm，圓度偏差≤0.9 mm，高度與設(shè)計(jì)偏差為0～+5 mm，整體波浪度≤5 mm。

（4）線棒裝配工藝和質(zhì)量要求高，定子額定電壓達(dá)20 kV，定子線棒長(zhǎng)度超過5 m，絕緣等級(jí)F-Class，線棒嵌裝難度大，單根線棒交流耐壓57.5 kV，整體直流耐壓60 kV，整體交流耐壓43 kV。

3 定子裝配關(guān)鍵技術(shù)

3.1 封閉工棚構(gòu)造

陽(yáng)蓄電站地下廠房濕度達(dá)90%，前期施工環(huán)境差。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況為定子裝配設(shè)計(jì)并制作了兩個(gè)相鄰的封閉工棚，兩個(gè)工棚共用1堵隔墻，工棚墻體采用型鋼加防火板結(jié)構(gòu)，進(jìn)人門分別設(shè)置，保證定子裝配溫濕度和環(huán)境滿足要求，單個(gè)工棚設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)設(shè)置如下：

（1）工棚長(zhǎng)度比定子外徑大3 m，以定子中心線呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，偏距約600 mm，較寬一側(cè)在前面板上設(shè)1道雙開進(jìn)人門。工棚寬度（或深度）比定子外徑大2.5 m，以定子中心線對(duì)稱。工棚高度比定子組裝后高1.8 m，與廠房橋機(jī)互不干涉。

（2）工棚上蓋板和前面板為活動(dòng)結(jié)構(gòu)，側(cè)面板和背面板為固定式結(jié)構(gòu)。上蓋板由分塊蓋板和活動(dòng)天窗組成，兩扇半透明活動(dòng)天窗位于定子正上方，天窗尺寸滿足整箱鐵心沖片由其吊入；前面板具備快速裝拆功能，方便定子吊進(jìn)和吊出。

（3）工棚室內(nèi)頂部設(shè)置1 t移動(dòng)式電動(dòng)葫蘆和照明燈具；背面板上設(shè)置排氣扇，背面板和定子之間設(shè)有帶中間休息平臺(tái)的鋼樓梯；地面布置除濕機(jī)、座式空調(diào)和貨架。

3.2 定子測(cè)圓工具安裝及檢查

定子測(cè)圓工具是在定子機(jī)架組裝成整體后進(jìn)行中心和垂直度調(diào)整，以定子機(jī)架下環(huán)板內(nèi)徑為中心基準(zhǔn)調(diào)整測(cè)圓工具中心，中心偏差≤0.5 mm；在測(cè)圓工具頂部90°方向分別掛鋼琴線檢查并調(diào)整中心柱垂直度偏差≤0.02 mm/m，在軸向測(cè)量范圍內(nèi)的最大傾斜度≤0.05 mm；借助百分表檢查測(cè)量臂重復(fù)測(cè)量圓周上任意一點(diǎn)的誤差≤0.02 mm，測(cè)量臂旋轉(zhuǎn)1周百分表上下跳動(dòng)量≤0.5 mm。測(cè)圓工具調(diào)整合格后應(yīng)可靠固定，不得在使用過程中松動(dòng)，在每個(gè)安裝節(jié)點(diǎn)檢查前應(yīng)按表1中內(nèi)容復(fù)測(cè)中心柱[1]，如有超差應(yīng)重新調(diào)整滿足要求。

表1 定子裝配過程中測(cè)圓工具檢查校正表

3.3 定位筋安裝

定位筋安裝工藝流程：基準(zhǔn)定位筋安裝→大等份定位筋安裝→剩余定位筋安裝。

基準(zhǔn)定位筋也稱第一根定位筋，它是所有定位筋的安裝基準(zhǔn)，故第一根定位筋的安裝位置偏差應(yīng)宜≤0.5 mm、半徑R偏差應(yīng)為-0.15～+0 mm，扭斜度|R1-R2|偏差應(yīng)≤0.05 mm，切向|L1-L2|垂直度偏差應(yīng)≤0.05 mm/m×L（L為兩測(cè)點(diǎn)間距離），徑向|L3-L4|垂直度偏差應(yīng)≤0.05 mm/m×L，見圖1所示。半徑R偏差調(diào)整均按負(fù)偏差控制，定位筋焊接后的半徑會(huì)向外側(cè)偏移。定位筋托塊焊接工藝為：先對(duì)稱焊接兩側(cè)邊再焊接背縫，兩側(cè)邊焊縫宜同時(shí)由內(nèi)向外焊接。

圖1 定位筋調(diào)整示意圖

大等份定位筋就是將所有定位筋分成整數(shù)倍，大等份數(shù)過多調(diào)整起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，但有利于后期剩余定位筋安裝、精度控制和加快安裝進(jìn)度；等份數(shù)過少剛好相反。比如定位筋共計(jì)54根，可按3或18等份也可按6或9等份，按功效比宜選擇后一組等份數(shù)進(jìn)行定位。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，大等份數(shù)宜控制在6～10之間[2]。大等份定位筋安裝調(diào)整同基準(zhǔn)定位筋，但需以基準(zhǔn)定位筋為基準(zhǔn)調(diào)整各定位筋之間弦長(zhǎng)滿足：同一高程面的大等份定位筋弦距偏差宜＜0.10 mm，相鄰兩根定位筋上下弦距偏差宜＜0.10 mm。

剩余定位筋即為大等份定位筋之間的定位筋，以大等份定位筋為基準(zhǔn)安裝調(diào)整。利用測(cè)圓工具、定位筋安裝工具和弦距檢查工具安裝調(diào)整，大等份內(nèi)的定位筋安裝后同一高程面相鄰半徑差宜＜0.10 mm，定位筋弦距偏差宜＜±0.08 mm，其余尺寸要求同上。

注意，定位筋托塊與定子環(huán)板之間局部間隙最大不宜超過0.05 mm，適用于所有定位筋安裝，定位筋托塊全部焊接完后按第2章的尺寸要求檢查合格。

3.4 定子鐵心安裝

定子齒壓板安裝后相鄰壓指高度差宜≤0.5 mm，齒壓板整體高差宜≤2 mm，壓指內(nèi)徑宜≤±0.5 mm，疊2～3層扇形片檢查齒壓板壓指與扇形片中心偏差宜≤1 mm。

定子上、下部階梯片按廠家工藝要求用膠粘接成整體，疊片過程中發(fā)現(xiàn)不合格沖片不能疊入，檢查疊片順序和層數(shù)正確，疊裝過程應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鐵心整形，測(cè)量鐵心齒部、軛部高差以及周向波浪度，確定是否增加徑向和周向補(bǔ)償片，單段鐵心疊片高度不應(yīng)超過設(shè)計(jì)高度的±0.5 mm。

定子鐵心分段壓緊高度根據(jù)壓緊工具長(zhǎng)度定，分段壓緊和最終壓緊前先用手動(dòng)扳手分多次預(yù)緊至擰不動(dòng)為止，然后再用液壓拉伸器擰緊。將螺栓分成6等份區(qū)域，將6個(gè)拉伸器（共用1套泵組）均布在6個(gè)區(qū)域同時(shí)把緊螺母，每次螺母擰緊不超過1圈，按順序?qū)⑷柯菽赴丫o1圈后再進(jìn)行第2圈螺母把緊，多次循環(huán)把緊全部螺母直至滿足設(shè)計(jì)要求預(yù)緊力[3]。鐵心的疊壓系數(shù)應(yīng)不小于0.99，分段疊片壓緊后按第2章的尺寸要求檢查合格。

鐵心溫度計(jì)安裝前檢查絕緣電阻應(yīng)≥5 MΩ，用萬(wàn)用表檢查溫度計(jì)電阻值符合要求，溫度計(jì)安裝后將引出線綁扎固定，多余引線妥善保護(hù)。

陽(yáng)蓄電站定子鐵心磁化試驗(yàn)電壓為10 kV，采用無屏蔽單芯70 mm2電纜均勻纏繞在鐵心表面，勵(lì)磁繞組為33匝，測(cè)量線圈使用2.5 mm2的多芯軟銅線纏繞在鐵心槽底1匝，磁化試驗(yàn)結(jié)果：鐵損值為1.122 9 W/kg，鐵心最高溫升7℃，最低溫升4.8℃，最大噪音為101 dB。

3.5 線棒繞包房構(gòu)造

線棒繞包房與工棚相鄰，繞包房設(shè)計(jì)尺寸為：長(zhǎng)度宜≥1.5倍線棒長(zhǎng)度，寬度宜≥0.9倍線棒長(zhǎng)度，高度宜≥2 m，采用輕型鋼和透明封裝結(jié)構(gòu)，墻壁設(shè)置排風(fēng)機(jī)，線棒繞包支架按兩根線棒同時(shí)并排作業(yè)設(shè)計(jì)，支架高度宜為900～1 000 mm，支架用彈性橡膠包裹防止損傷線棒，其他設(shè)備有繞包工具、除濕機(jī)、照明和貨架等。

3.6 定子下線

定子下線工藝流程：?jiǎn)胃€棒耐壓→下層線棒安裝→測(cè)溫電阻（層間墊條） 安裝→斜邊墊塊和端箍安裝綁扎→端箍注膠→下層線棒耐壓→上層線棒安裝→斜邊墊塊安裝及線棒綁扎→槽楔安裝→上下層線棒并頭焊接→絕緣盒安裝→槽口墊塊安裝→空氣罩安裝→匯流環(huán)安裝→定子清掃干燥→定子整體耐壓→定子噴漆。

（1）在定子鐵心外表面用膠帶粘接做好防護(hù)工作，并保護(hù)好定子齒壓板，在定子鐵心槽內(nèi)噴環(huán)氧聚酯防電暈漆并固化。按設(shè)計(jì)圖紙從定子鐵心第一槽開始，用記號(hào)筆將槽號(hào)、引出線、跨接線、層間測(cè)溫電阻等信息標(biāo)注在鐵心面上，以便線棒安裝時(shí)快速識(shí)別。鐵心槽口兩側(cè)用膠帶粘貼，防止邊角劃傷線棒。

（2）單根定子線棒建議進(jìn)行100%耐壓試驗(yàn)，消除未知因素，用硅橡膠槽襯對(duì)線棒嵌槽段繞包，間距3～5 mm，每端伸出鐵心10 mm，首末端頭用兩層聚酰亞胺膠帶粘牢。

（3）線棒安裝時(shí)用雙平板小車將線棒運(yùn)到安裝位置附近，用軟吊帶捆綁線棒直線段拐彎處，操作電動(dòng)葫蘆吊起，另一端由工作人員用手抬著隨同線棒吊起移動(dòng)。線棒吊起后將線棒移到安裝位置，由上、中、下3人配合將線棒嵌入槽內(nèi)，調(diào)整線棒上、下端至鐵心面與設(shè)計(jì)尺寸偏差≤2 mm，偏差應(yīng)上下均分。在鐵心槽內(nèi)將測(cè)溫電阻（層間墊條）嵌入槽內(nèi)，裝入假上層線棒、鐵墊條和壓線工具壓緊線棒，線棒軸線每隔300 mm裝壓1個(gè)壓線工具。線棒壓緊后拆除吊帶，及時(shí)清除槽口處、斜邊處和鐵心表面等部位黏附的硅橡膠。用相同方法完成下層線棒和測(cè)溫電阻（層間墊條）安裝。

（4）借助紅外線放線儀標(biāo)識(shí)出下層線棒斜邊墊塊安裝位置線，測(cè)出下層線棒總間隙求出平均間隙配裝斜邊墊塊，用不同厚度的滌綸氈裁剪大小與墊塊相匹配的U條，將U型滌綸氈浸漬非線性半導(dǎo)體高阻防暈漆，用U型滌綸氈包住斜邊墊塊安裝到位。U型滌綸氈固化前，將涂刷室溫固化膠的玻璃絲套管端箍安裝到位，用浸膠后的玻璃絲帶將斜邊墊塊、端箍綁扎在線棒上，膠固化后用砂紙和扁銼處理綁扎帶尖角、毛刺和膠瘤。玻璃絲套管端箍接頭處理方法：先將兩端箍與線棒靠緊并上下并攏，保留重疊部分有1 m搭接長(zhǎng)度，多余接頭切除；將兩端箍滌綸護(hù)套各縮回1 m以上，兩端箍搭接1 m長(zhǎng)度內(nèi)的玻璃纖維各切除一半，將剩余玻璃纖維進(jìn)行搭接，用透明膠帶包扎固定；然后將一側(cè)護(hù)套先拉回用膠帶全包扎固定，再將另一側(cè)護(hù)套拉回，接頭用膠帶包扎固定。

（5）玻璃絲套管端箍在注膠前用塑料布遮蓋好成品部件，用手提端箍注膠裝置（氣壓0.3～0.5 MPa）每隔 60～200 mm 距離間隔注膠，保證玻璃絲套管每段注膠飽滿均勻，整個(gè)玻璃絲套管里注射膠液應(yīng)連續(xù)為一體，注膠完成后清理干凈端箍上的膠瘤，待端箍固化后保護(hù)好線棒端頭、測(cè)溫電阻引線接頭、定子鐵心及鐵心槽等部位，在繞阻端部噴非線性半導(dǎo)體高阻防暈漆兩遍漆，固化后再噴涂1層環(huán)氧酯晾干紅瓷漆。

（6）定子下層線棒耐壓試驗(yàn)前先檢查槽電位宜≤5 V，按規(guī)范要求進(jìn)行下層線棒耐壓試驗(yàn)[4]。

（7）上層線棒下線前，先在鐵心槽內(nèi)均布嵌裝10根上層線棒，標(biāo)出層間墊條安裝線，根據(jù)上、下層線棒端部距離和滌綸氈厚度配裝層間墊條，并臨時(shí)固定在下層線棒上；上層線棒下線前用浸漬滌綸氈裝到層間墊條前后，在滌綸氈固化前將上層線棒嵌入槽內(nèi)，保證上、下層線棒端部緊靠層間墊條。上層線棒嵌裝方法同下層線棒，用鐵墊條和壓線工具壓緊線棒。

（8）定子槽楔采用波紋彈簧結(jié)構(gòu)，見圖2所示。在槽內(nèi)分別放置墊條、緊度檢查樣板、主槽楔和副槽楔，將副槽楔打緊后測(cè)量副槽楔露出長(zhǎng)度滿足要求，此時(shí)槽內(nèi)楔下墊條厚度適宜，否則應(yīng)重新加墊打緊直至副槽楔長(zhǎng)度滿足要求后測(cè)量墊條厚度值。根據(jù)測(cè)量值配裝楔下墊條，安裝波紋板、主槽楔和副槽楔并打緊副槽楔，槽楔通風(fēng)溝中心與鐵心通風(fēng)溝中心對(duì)齊偏差應(yīng)≤3 mm。按相同方法完成所有槽楔的安裝和打緊，用敲擊法輔助檢查槽楔是否存在空音[5]。

圖2 墊條配裝及槽楔結(jié)構(gòu)

（9）上層線棒斜邊墊塊安裝與下層線棒相同，斜邊墊塊安裝綁扎完后對(duì)上、下層線棒的并頭進(jìn)行矯正，使上線層線棒并頭周向錯(cuò)位偏差≤1.5 mm。清理干凈線棒并頭焊接面，將銀銅片制成小波浪型放置在上、下線層棒并頭面間（線棒與并頭為整體結(jié)構(gòu)），用濕布保護(hù)好線棒并頭以下絕緣部位，用大力鉗夾緊上、下層線棒并頭使其靠緊，用中頻焊機(jī)加熱上、下層線棒并頭融化銀銅片，用銀銅絲及時(shí)對(duì)焊縫補(bǔ)料，使焊縫飽滿平整。并頭焊接完用濕布覆蓋在端頭上，用冷水噴灑濕布冷卻。用相同方法完成上、下層線棒并頭焊接。

（10）下部絕緣盒安裝前先搭設(shè)支撐平臺(tái)，絕緣盒外表用薄塑料和膠帶進(jìn)行包裹防護(hù)，絕緣盒安裝后，調(diào)整絕緣盒與線棒絕緣搭接距離≥50 mm，絕緣盒上口與線棒的間距≥3 mm，絕緣盒底部與線棒端頭的間距≥5 mm，絕緣盒整體周向水平度≤2 mm，絕緣盒之間間隙均勻。按配比將環(huán)氧膠與固化劑攪拌均勻后注入絕緣盒中完成灌膠，膠與絕緣盒上口應(yīng)齊平無凹坑。

（11）上部絕緣盒外面從盒口向上40 mm范圍內(nèi)用膠帶包裹1圈，絕緣盒安裝平臺(tái)用0.5 mm環(huán)氧板制成“E”型結(jié)構(gòu)，兩塊“E”型板為一組交叉安裝在上下層線棒間形成平臺(tái)，“E”型板用骨架支撐，平臺(tái)整體安裝后的周向水平度≤2 mm；用環(huán)氧板將平臺(tái)內(nèi)外兩側(cè)做封邊處理。將配比好的環(huán)氧膠注到平臺(tái)上，平均厚度約5～8 mm，待膠自流找平后將絕緣盒對(duì)正線棒壓進(jìn)膠內(nèi)與平臺(tái)充分接觸，調(diào)整絕緣盒尺寸滿足要求，膠固化后再對(duì)絕緣盒注膠。

（12）在定子線棒上下端部標(biāo)識(shí)出槽口墊塊安裝位置線，將清洗干凈的槽口墊塊包浸漬非線性半導(dǎo)體高阻防暈漆U型滌綸氈安裝到位。安裝鐵心上口處空氣罩，空氣罩與鐵心內(nèi)圓齊平，偏差0～+2 mm，空氣罩、槽楔和槽口墊塊用浸膠后的玻璃絲帶進(jìn)行綁扎固定。

（13）在定子上環(huán)板上安裝匯流環(huán)和引線支架、絕緣線夾、螺桿等，支架與上環(huán)板焊接固定。匯流環(huán)由下往上逐層安裝、接頭焊接和包扎。接頭包扎用0.14 mm×25 mm環(huán)氧玻璃粉云母帶包扎，半疊繞包層數(shù)≥16 層，再半疊繞兩層 0.1 mm×25 mm的無堿玻璃纖維帶，層間均勻涂刷室溫?zé)o溶劑固化膠，最后在表面刷1遍非線性半導(dǎo)體高阻防暈漆，干燥后表面打磨光滑。

（14）清理干凈整個(gè)定子及下線區(qū)域雜物，用干燥壓縮空氣，將定子吹干凈，鐵心通風(fēng)溝或線棒縫隙中不允許存在金屬雜物。用防火布包裹定子，安裝加熱塊和風(fēng)機(jī)對(duì)定子進(jìn)行加熱干燥，溫升應(yīng)控制在5～6 ℃/h，最終加熱溫度控制在60～80℃，保溫72 h，然后緩慢降至室溫后按規(guī)范要求對(duì)定子線棒整體耐壓試驗(yàn)。

（15）用浸酒精白布擦除鐵心內(nèi)表面、繞組端部、齒壓板和絕緣盒等表面灰塵，對(duì)以上表面噴涂環(huán)氧酯晾干紅瓷漆兩遍，室溫固化24 h。

4 結(jié)束語(yǔ)

定子作為發(fā)電（電動(dòng)）機(jī)組核心部件，隨著科技的日新月異，新技術(shù)的開發(fā)和運(yùn)用，定子零部件的材料性能、制造工藝、加工精度和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等將會(huì)得到較大改變；而簡(jiǎn)化定子裝配工藝，采用模塊化、自動(dòng)化或半自動(dòng)化裝配，減少人因素為帶來的質(zhì)量不穩(wěn)定性，是提高定子裝配質(zhì)量的必然趨勢(shì)。