施 蕾

（中核新華黃龍抽水蓄能發(fā)電有限公司，甘肅 天水 741000）

1 概述

古瓦水電站工程位于四川省甘孜藏族自治州鄉(xiāng)城縣境內(nèi)，是碩曲河干流鄉(xiāng)城、得榮段“一庫(kù)六級(jí)”梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案中的“龍頭水庫(kù)”電站，主廠房電站裝設(shè)3 臺(tái)單機(jī)容量為67 MW 的高水頭水輪發(fā)電機(jī)組。古瓦水電站水輪發(fā)電機(jī)定子主要由定子機(jī)座、定子沖片、壓緊螺桿以及齒壓板、線棒、匯流母排等零部件組成；定子鐵心裝配重量約98 t，定子機(jī)座外徑6 350 mm，鐵心外徑5 150 mm，鐵心內(nèi)徑4 300 mm，鐵心高度1 506 mm，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速428.6 r/min，額定勵(lì)磁電壓149 V，額定勵(lì)磁電流為1 130 A。發(fā)電機(jī)定子機(jī)座由Q235B 鋼板、圓鋼等焊接而成，具有足夠的剛度和強(qiáng)度，焊接完成后再進(jìn)行機(jī)座的相關(guān)機(jī)加工工作；定子鐵心沖片采用0.5 mm 厚的50W290 優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板沖制而成，定子沖片每層由18 片組成，采用半疊壓方式進(jìn)行疊裝,每段定子沖片間設(shè)有通風(fēng)槽片，通風(fēng)槽鋼采用0Cr18Ni9 鋼材 ，機(jī)組旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱風(fēng)能均勻擴(kuò)散到整個(gè)定子，再通過(guò)布置在定子機(jī)座外圍的空氣冷卻器進(jìn)行冷卻，能起到較好的通風(fēng)冷卻效果。定子疊片完成后利用拉緊螺桿將定子沖片把緊成一個(gè)整體，利用蝶簧調(diào)整定子的鐵心高度。

2 定子鐵心現(xiàn)場(chǎng)組裝工藝

2.1 定子機(jī)座組圓

（1）清理安裝間定子組裝工位，布置定子組裝支墩。按照施工規(guī)劃布置安裝施工設(shè)備、施工電源、照明及消防設(shè)施等。

（2）定子機(jī)座運(yùn)至安裝間后，利用廠房橋機(jī)將定子機(jī)座卸至定子組裝工位，按照機(jī)組X、Y 方向進(jìn)行放置，清除機(jī)座分瓣面上的運(yùn)輸保護(hù)層，仔細(xì)檢查定子機(jī)座組合法蘭面，用角磨機(jī)、拋光機(jī)、平板挫、砂紙等清掃分瓣組合面，去掉毛刺和高點(diǎn)，不得殘留任何影響組裝工作的異物在法蘭面上。

（3）清掃完畢后，按制造廠家設(shè)計(jì)圖紙核查機(jī)座各部尺寸，如單瓣機(jī)座的對(duì)邊長(zhǎng)、高度，以及定子基礎(chǔ)把合的螺栓孔的分布孔距等，均要仔細(xì)檢查確認(rèn)。同時(shí)檢查組合縫的形狀，對(duì)不合格的地方進(jìn)行修整。

（4）清理定子機(jī)座合縫面和壓指面，然后依次將2 瓣機(jī)座吊放在支墩上并找平，合縫面放置在支墩部位，確認(rèn)合縫面的定位銷釘完全對(duì)正后，將2 瓣機(jī)座通過(guò)合縫螺栓把合組成整圓。

（5）組裝和安裝制造廠家提供的定子鐵心測(cè)圓柱，中心測(cè)圓柱安裝時(shí)，中心柱垂直度偏差可在90°方向掛兩根鋼琴線找正，使其不大于0.02 mm/m。

（6）中心測(cè)圓柱調(diào)整合格后，將其與基礎(chǔ)加固牢靠，保證在機(jī)座連接和鐵心疊裝過(guò)程中不產(chǎn)生偏移，保證定子的組裝質(zhì)量。在組裝定子過(guò)程中分階段核查中心測(cè)圓柱垂直度。

表1 中心測(cè)圓柱分階段校核項(xiàng)目

（7）定子機(jī)座的水平以機(jī)座下環(huán)板加工面為基準(zhǔn)用水平儀調(diào)平，其水平控制在0.05 mm/m 以內(nèi)，測(cè)量檢查合縫板處的間隙小于0.05 mm。

（8）把緊定子機(jī)座組合螺栓（M48 螺絲力矩：2 210~2 950 N·m），利用測(cè)圓柱測(cè)量調(diào)整機(jī)座的圓度符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)稱方向機(jī)座環(huán)板內(nèi)圓直徑之差控制在0.2 mm 內(nèi)。

（9）機(jī)座拼接成整圓并檢查水平、圓度等符合要求后，將定子機(jī)座合縫螺栓及底部楔子板按圖紙要求點(diǎn)焊牢固。

2.2 定子鐵心導(dǎo)向鍵安裝與固定

定子機(jī)座拼裝完成后首先進(jìn)行導(dǎo)向鍵的安裝與固定。本工程中定子疊片的基準(zhǔn)是導(dǎo)向鍵，因此在導(dǎo)向鍵的安裝過(guò)程中要特別注意尺寸復(fù)測(cè)。

導(dǎo)向鍵運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，先清除表面的保護(hù)層、污垢和毛刺等，用平尺檢測(cè)其徑向、切向的平直度，全長(zhǎng)范圍內(nèi)平直度不大于0.1 mm。

導(dǎo)向鍵先臨時(shí)安裝，精確調(diào)整前先進(jìn)行預(yù)疊片，也就是先臨時(shí)疊一小段定子沖片，在疊片過(guò)程中采用整形棒進(jìn)行整形。預(yù)疊片完成后檢查鐵心的半徑、圓度、拉緊螺桿孔、導(dǎo)向鍵安裝位置、壓指中心等各部位尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范的要求。

采用“大等分弦距”的方法將內(nèi)圓分為四等分，按對(duì)稱方向在已疊片的鐵心缺口處安裝上已檢測(cè)合格的導(dǎo)向鍵，在機(jī)座環(huán)板處導(dǎo)向鍵位置裝上固定角鐵，固定角鐵與導(dǎo)向鍵用螺絲連接，使導(dǎo)向鍵緊靠定子環(huán)板內(nèi)側(cè)，先點(diǎn)焊下環(huán)板處角鐵兩點(diǎn)，測(cè)量導(dǎo)向鍵周向垂直度偏差小于0.10 mm/m，然后點(diǎn)焊中環(huán)板和上環(huán)板處角鐵。

復(fù)測(cè)測(cè)圓柱垂直度符合要求，測(cè)量已疊片的鐵心及已安裝的導(dǎo)向鍵圓度、垂直度等符合要求，按順序裝入其余導(dǎo)向鍵，以安裝過(guò)的基準(zhǔn)鍵的上、中、下三點(diǎn)為零點(diǎn)，用測(cè)圓柱和內(nèi)徑千分尺測(cè)量其余的導(dǎo)向鍵，調(diào)整其半徑在0.1~0.2 mm 范圍內(nèi)。調(diào)整所有導(dǎo)向鍵使其軸向位置上、中、下三點(diǎn)符合以下要求：

（1）導(dǎo)向鍵徑向和周向垂直度偏差不大于0.10 mm/m。

（2）導(dǎo)向鍵半徑絕對(duì)尺寸為R2 565±0.2 mm。

2.3 定子鐵心疊片及壓緊

定子鐵心整圓由18 片組成，共42 段，每段高30 mm，采用半疊壓方式（單片一迭，1/2 搭接方式）。

（1）用測(cè)圓柱和水平儀檢查測(cè)量齒形板的徑向水平及周向波浪度符合圖紙要求。

（2）按圖紙要求的工藝進(jìn)行墊片。疊片時(shí)，邊疊邊用疊片調(diào)整工具進(jìn)行調(diào)整，使沖片緊靠導(dǎo)向鍵，逐段測(cè)量?jī)?nèi)徑，做到有偏差及時(shí)處理，使疊裝尺寸符合圖紙要求。

（3）在疊片過(guò)程中，按設(shè)計(jì)圖紙要求的擰緊力矩和方法，使用制造廠家提供的定子鐵心裝壓工具進(jìn)行分段預(yù)壓。每次壓緊前，用整形棒進(jìn)行全面整形，并在預(yù)壓鐵心頂面上墊入一層廢沖片，對(duì)已疊鐵心進(jìn)行保護(hù)，放上臨時(shí)壓板；壓緊時(shí)要逐漸提高壓緊力矩，直至設(shè)計(jì)力矩，松開(kāi)時(shí)亦按相同力矩分次逐漸松開(kāi)，以防鐵心反彈不均產(chǎn)生波浪度。每次壓緊后，測(cè)量當(dāng)次預(yù)壓后鐵心的實(shí)際高度、波浪度和圓度并作好記錄，波浪度偏差大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，在鐵心高度較高的部位打上標(biāo)記，做為下次預(yù)壓緊的起始位置。具體步驟如下：

1）根據(jù)設(shè)備圖紙和制造廠家技術(shù)要求，先疊壓定子第1、2 段鐵心。

先疊第一圈端板，該端板為雙面不涂漆的0.7 mm 厚的板（端板第一層及最末一層不涂漆，其余均涂漆），端板接縫對(duì)準(zhǔn)小壓指，疊完端板后在其上表面齒部位置涂環(huán)氧膠（環(huán)氧樹脂E-44：聚酰胺固化劑H-4：稀釋劑501=100∶75∶5），在上面疊0.2 mm厚的絕緣墊片，在該絕緣墊片齒部涂環(huán)氧膠，以半疊壓方式疊第二層及第三層端板和絕緣墊片。在第三層絕緣墊片上表面齒部涂環(huán)氧膠，以1/2 搭接方式疊0.5 mm 厚定子沖片，然后在定子沖片上表面齒部涂環(huán)氧膠，繼續(xù)以該方式往上疊0.5 mm 厚定子沖片至第1 段完成，最后疊一層絕緣墊板和一層通風(fēng)槽板，然后用整形棒整形，均勻塞入槽樣棒以固定槽形，每張扇形各2 根。

第2 段先疊一圈端板，然后以半疊壓方式疊0.5 mm 厚定子沖片，一直疊至第2 段最后一層，第2段最后一層絕緣墊片和通風(fēng)槽板暫時(shí)不疊，用整形棒整形后先進(jìn)行第一次預(yù)壓。在第2 段鐵心頂部放上一層廢沖片，放上臨時(shí)壓板，安裝第1、2 段鐵心壓裝專用臨時(shí)螺桿，均勻擰緊全部螺母，按照?qǐng)D紙要求給鐵心表面加壓到1.96 MPa，M16 螺母擰緊力矩為160.7 N·m，M24 螺母擰緊力矩為482.2 N·m，壓緊后第1、2 段高度為65.1 mm，測(cè)量并調(diào)整鐵心內(nèi)徑和高度。

2）疊壓定子第3~21 段鐵心。

拆除鐵心第一次預(yù)壓的裝置，清除表面的污物，開(kāi)始疊裝第2 段鐵心最后一層絕緣墊片和通風(fēng)槽板（不涂環(huán)氧膠），然后以1/2 搭接方式疊裝第3~21 段鐵心，每段先疊一層端板，最后墊一層絕緣墊板，各扇形片緊靠導(dǎo)向鍵，疊壓過(guò)程中每段高度偏差不超過(guò)設(shè)計(jì)值±0.5 mm，每段疊完要利用整形棒統(tǒng)一整形一次，不能使用鐵錘敲擊。每段疊完后，槽樣棒和槽楔槽樣棒要隨著鐵心往上移動(dòng)，保持槽形的幾何尺寸，同時(shí)采取措施防止槽樣棒掉落傷人。在疊片過(guò)程中，隨時(shí)測(cè)量導(dǎo)向鍵的徑向和周向位置尺寸及垂直度，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)鐵心疊至第21 段時(shí)，進(jìn)行第二次預(yù)壓。預(yù)壓前測(cè)量鐵心的徑向水平度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加入調(diào)整墊片。在第21 段鐵心頂部放上一層廢沖片，放上臨時(shí)壓板，安裝第21 段鐵心壓裝專用臨時(shí)螺桿，均勻擰緊全部螺母，按照?qǐng)D紙要求給鐵心表面加壓到1.96 MPa，M16 螺母擰緊力矩為160.7 N·m，M24 螺母擰緊力矩為482.2 N·m，壓緊后第21 段高度為749.1 mm，測(cè)量并調(diào)整鐵心內(nèi)徑和高度，當(dāng)鐵心高度與設(shè)計(jì)值有少量差別時(shí)，可在下一部分疊片時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3）疊壓定子第22~40 段鐵心。

拆除鐵心第二次預(yù)壓的裝置，清除表面的污物，開(kāi)始疊裝第21 段鐵心最后一層絕緣墊片和通風(fēng)槽板（不涂環(huán)氧膠），然后以1/2 搭接方式疊裝第22~40段鐵心，每段先疊一層端板，最后墊一層絕緣墊板，各扇形片緊靠導(dǎo)向鍵，疊壓過(guò)程中每段高度偏差不超過(guò)設(shè)計(jì)值±0.5 mm，每段疊完要利用整形棒統(tǒng)一整形一次，不能使用鐵錘敲擊。每段疊完后，槽樣棒和槽楔槽樣棒要隨著鐵心往上移動(dòng)，保持槽形的幾何尺寸，同時(shí)采取措施防止槽樣棒掉落傷人。在疊片過(guò)程中，隨時(shí)測(cè)量導(dǎo)向鍵的徑向和周向位置尺寸及垂直度，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)鐵心疊至第40 段時(shí)，進(jìn)行第三次預(yù)壓。預(yù)壓前測(cè)量鐵心的徑向水平度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加入調(diào)整墊片。在第40 段鐵心頂部放上一層廢沖片，放上臨時(shí)壓板，安裝第40 段鐵心壓裝螺桿，鐵心內(nèi)側(cè)使用臨時(shí)螺桿，鐵心外側(cè)使用M48 正式螺桿，鴿尾螺桿穿入時(shí)套上拉塊，拉塊使用拉具向外拉到外側(cè)并點(diǎn)焊拉塊，里外側(cè)壓緊螺桿均按圖紙?zhí)咨蠐喂?，均勻擰緊全部螺母，按照?qǐng)D紙要求給鐵心表面加壓到1.96 MPa，M16 螺母擰緊力矩為160.7 N·m，M48 螺母擰緊力矩為964.3 N·m，壓緊后第40 段高度為1 433.1 mm，測(cè)量并調(diào)整鐵心內(nèi)徑和高度。校核中心測(cè)圓柱的準(zhǔn)確度，上、中、下各分12 點(diǎn)以上測(cè)量鐵心的內(nèi)徑并做好記錄，如不符合規(guī)定，則拆除預(yù)壓裝置，進(jìn)行修正（拉塊移動(dòng)后需重新點(diǎn)焊）。

4）最后兩段鐵心疊壓。

拆除鐵心第三次預(yù)壓的裝置，清除表面的污物，開(kāi)始疊裝第40 段鐵心最后一層絕緣墊片和通風(fēng)槽板，然后以1/2 搭接方式疊裝最后兩段鐵心，每段先疊一層端板，最后墊一層絕緣墊板，各扇形片緊靠導(dǎo)向鍵，疊壓過(guò)程中根據(jù)第三次預(yù)壓情況調(diào)整鐵心高度，最后兩段鐵心疊裝時(shí)和第1、2 段采用相同的方法進(jìn)行。

當(dāng)鐵心疊完后，進(jìn)行最終壓緊。預(yù)壓前測(cè)量鐵心的徑向水平度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加入調(diào)整墊片。用整形棒先進(jìn)行整形，將槽樣棒全部打入槽內(nèi)，使其緊靠槽底，上端露出鐵心50~60 mm。安裝上齒壓板，調(diào)整壓指中心與沖片齒中心重合，安裝碟形彈簧、調(diào)整螺桿和臨時(shí)螺桿等壓緊裝置，旋緊拉緊螺桿上端螺母，按照?qǐng)D紙要求逐步給鐵心表面加壓到1.47 MPa，M16 螺母擰緊力矩為50.1 N·m，M48 螺母擰緊力矩為1 854.9 N·m，壓緊后鐵心高度為1 506 mm，測(cè)量并調(diào)整鐵心內(nèi)徑和高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求。

拆除臨時(shí)壓緊裝置，擰緊拉緊螺桿下部螺母，對(duì)稱把緊拉緊螺桿上部螺栓，將碟形彈簧壓緊至圖紙指定高度，同時(shí)調(diào)整齒壓板外側(cè)頂絲，將齒壓板調(diào)平。

2.4 定子鐵心拉緊螺桿拉塊焊接及清掃

（1）在拉塊和鐵心之間裝入楔子板，脹緊拉塊。在拉塊焊接區(qū)域采用石棉布和薄鐵皮對(duì)定子鐵心進(jìn)行防護(hù)，防止焊接時(shí)損壞鐵心，做好鐵心的防護(hù)措施后，由焊工按下圖A、B、C、D 的順序?qū)ΨQ焊接，按照下圖中拉塊部位①、②、②’的順序順時(shí)針對(duì)稱焊接，先進(jìn)行點(diǎn)焊（點(diǎn)焊時(shí)注意焊縫收縮位移），全部點(diǎn)焊完成后拆除導(dǎo)向鍵與角鋼的連接螺栓，拔出導(dǎo)向鍵，同時(shí)取出導(dǎo)向鍵與機(jī)座環(huán)板之間的角鋼和墊片。

（2）按同樣的方法分三道滿焊拉塊，焊接時(shí)監(jiān)測(cè)鐵心內(nèi)徑的變化。

圖1 焊接示意圖

（3）檢查定子疊片尺寸合格后，拆除所有槽樣棒等，清除多余的環(huán)氧膠，清理干凈定子內(nèi)雜物，清理好鐵心。

（4）在疊裝平臺(tái)上進(jìn)行定子鐵心磁化試驗(yàn)，合格后在熱態(tài)的情況下將拉緊螺桿的下螺母再擰緊一次，同時(shí)調(diào)整蝶簧高度滿足圖紙要求，以確保鐵心裝壓質(zhì)量，螺母按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行點(diǎn)焊或焊接止動(dòng)角鋼。

（5）根據(jù)圖紙要求焊接其他部位的蓋板，按圖紙要求對(duì)鐵心槽部噴涂半導(dǎo)體漆。

3 定子現(xiàn)場(chǎng)組裝的質(zhì)量控制

3.1 定子沖片質(zhì)量控制

定子沖片按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行分類，擺放時(shí)一定要注意將同種規(guī)格的沖片放置在一起，按照現(xiàn)場(chǎng)疊片的先后順序進(jìn)行沖片碼放，沖片的正反面方向要一致。

3.2 定子疊片方向質(zhì)量控制

定子沖片疊裝按照半疊壓方式進(jìn)行，每層疊18張沖片，每層之間錯(cuò)開(kāi)半張沖片，疊裝時(shí)正反面一致，邊疊邊進(jìn)行整型。

3.3 定子沖片壓緊及鐵心圓度的質(zhì)量控制

每次定子鐵心預(yù)壓都要沿圓周方向?qū)ΨQ、有序進(jìn)行，分3 次逐步增大壓緊力。內(nèi)外壓緊螺桿均勻受力，最終達(dá)到壓緊的扭矩，在預(yù)壓前后均要對(duì)定子鐵心高度及圓度進(jìn)行測(cè)量，以便在后續(xù)的疊裝過(guò)程及時(shí)調(diào)整鐵心的高度及圓度，保證預(yù)壓后鐵心高度、圓度、半徑等符合圖紙及規(guī)范要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

水輪發(fā)電機(jī)定子鐵心的組裝是水輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)組裝的重要組成部分，對(duì)定子鐵心疊片組裝工作中的每一個(gè)工序都要嚴(yán)格要求，嚴(yán)格控制，最終才能保證定子鐵心的組裝質(zhì)量[1-3]古瓦水電站定子鐵心的現(xiàn)場(chǎng)組裝施工工藝控制較好，定子疊片組裝工作結(jié)束后進(jìn)行了定子磁化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)備圖紙及規(guī)范要求，從而保證了整個(gè)機(jī)組的安裝質(zhì)量，經(jīng)過(guò)機(jī)組試運(yùn)行和投產(chǎn)運(yùn)行的檢驗(yàn)，定子的運(yùn)行質(zhì)量良好。