三峽水輪發電機定子鐵芯安裝技術

尚培軒

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

1 三峽水輪發電機定子鐵芯簡介

水輪發電機定子鐵芯是發電機的重要組成部件，是機組磁路的一部分。它由定子機座、定子硅鋼片、通風槽片、拉緊螺桿等組成。三峽電站是目前世界上容量最大的電站，總裝機容量32 臺700MW的水輪發電機。其中左岸電站14 臺，右岸電站12 臺，地下電站4 臺。三峽左岸電站ALSTOM 水輪發電機是目前世界上最大的水輪發電機組。定子鐵芯外徑23100mm，定子鐵芯高度2950.4mm，右岸和地下電站的機組尺寸也和左岸相當。由于尺寸和運輸的限制，定子機座被設計為分瓣結構，運輸到工地現場組焊、疊片。

2 定子鐵芯安裝前的準備工作

進行鐵芯安裝前依次進行安裝平臺的搭設，定子測圓架的安裝調整，基礎板的埋設，地腳螺栓的拉伸試驗，定子機座的組合焊接，定子連接環的組合焊接。

3 工藝過程

3.1 定位筋的安裝

定位筋的安裝是定子裝配工作中精度要求高而又復雜的工作，因為定位筋是鐵芯的堆疊基準，而在焊接過程中，定位筋和機座又常常發生變形而影響定位筋的安裝精度，同時環境溫度也是影響定位筋安裝尺寸不可忽視的因素。為保證定位筋的安裝質量達到要求，在三峽項目上，定位筋的安裝標準嚴格于國家標準。

大等分定位筋要求為：大等分定位筋扭斜＜0.05mm；定位筋半徑公差為+0.20mm～-0.10mm；同一層環板水平弦距差不超過0.15mm；同跨距定位筋上、下弦距相差不超過0.10mm。

焊接前定位筋要求為：定位筋與托塊徑向應沒有間隙；托塊與環板的間隙應＜1mm；定位筋扭斜0.08mm；定位筋半徑公差+0.20mm～-0.10mm；定位筋弦距差＜0.20mm。

焊接后定位筋要求為：定位筋與托塊徑向應沒有間隙；托塊與環板的間隙應＜1mm；定位筋扭斜＜0.10mm；定位筋半徑公差為+0.40mm～-0.10mm；定位筋弦距差＜0.20mm。

三峽所有定子定位筋為雙鴿尾定位筋，每根定位筋由多塊托板固定，托板與機座環板焊接。裝配定位筋采用大等分弦距的方法，先安裝和調整首根定位筋合格后，再以首根定位筋為基準，調整其余大跨距定位筋。合格后進行跨距內定位筋的調整。首先按照圖紙要求位置，安裝調整第1 根定位筋，用測圓架測量其半徑、扭斜、徑向垂直度。用掛鋼琴線的方法測量其周向垂直度，尺寸和位置檢查合格后，點焊托板。以第一根基準筋為準，安裝和調整其余大跨距定位筋，使用內徑千分尺測量其弦距，尺寸合格后點焊托板。大跨距內在每兩根定位筋之間均勻安裝其余根定位筋，用弦距樣板調整其弦距，使用內徑千分尺調整其半徑。

定位筋托塊焊接采用CO2氣體保護焊，由多名焊工對稱跳躍焊接，托板兩側焊縫分3次焊接完成，焊角尺寸不小于圖紙要求。焊縫要求10%PT 檢查，托塊焊接方向及順序如圖1。

圖1 托塊焊接方向及順序

3.2 下齒壓板安裝及下壓板溫度計的安裝

定位筋安裝完成后，用硅鋼片作樣板，使用進口取芯鉆頭和磁力鉆在下環板上配鉆穿心螺栓孔。整圈疊3層沖片檢查穿心螺桿孔的位置。使用工具將下齒壓板與機座下環板臨時固定，測量其水平，并按測量數據對下齒壓板進行加工，使加工后的下齒壓板安裝后周向平面度＜2mm，徑向水平＜1.5mm，兩相鄰壓指高差＜0.50mm，合格后焊在下環板上。焊接后對尺寸超差的齒壓板進行處理，使之合格，并對焊縫進行100%PT。

下壓板電阻溫度計安裝前使用2500V 搖表測量1min 絕緣電阻，要求絕緣電阻值＞10kΩ，用惠斯頓電橋檢查電阻值符合要求，電阻值按環境溫度計算。按圖紙安裝綁扎測溫計后檢查電阻是否短路，并使用500V 搖表測量1min 絕緣電阻，要求絕緣電阻值＞10kΩ。

3.3 鐵芯疊片及壓緊

定子鐵芯的疊片和壓緊根據鐵芯高度采用分段壓緊形式，每次使用不同的壓緊力。

（1）疊片前測量大約50 箱沖片高度，計算鐵芯堆積時補償齒端背部高差所需的補償片數量。并在疊片過程中隨時抽查沖片厚度。補償片共有四種規格。要求使用時相鄰兩段補償片不能同型號，以便最大程度地減小鐵芯內部氣隙。同時階梯段不能疊入補償片，補償片只能位于每段中部。每疊完一小段，需測量每段的鐵芯高度來保證設計高度公差。根據預計算補償片的分布位置和數量疊裝補償片，每次壓緊后需測量鐵芯高度值，計算周向補償片的分布和數量，并在下段鐵芯堆積過程中進行補償。最終達到圖紙要求的鐵芯高度，并且同一縱截面齒端和背部高差不大于5mm。

（2）按照圖紙疊階梯片，每層之間沿順時針方向錯開1/3，疊片高度達到20mm 時，插入槽樣棒，每張沖片插2套，槽樣棒伸出高度不超過100mm，當槽樣棒末端達到疊片表面時，將槽樣棒向上移動。每疊完一小段，按上述要求測量每段的鐵芯高度，并根據預計算補償片的分布位置和數量疊裝補償片，每次壓緊后需測量鐵芯高度值，計算周向補償片的分布和數量，并在下段鐵芯堆積過程中進行補償。疊片過程中對鐵芯整形的要求，國內和ALSTOM 公司的要求是不同的。國內通常是使用金屬質地的槽樣棒和整形棒對定子鐵芯進行整形和定位，ALSTOM 公司則使用質地比鐵芯沖片硬度低的環氧玻璃布板作為槽樣棒的材料，以保證槽樣棒在槽內滑動的情況下對鐵芯絕緣不產生損傷。并且不使用整形棒對鐵芯進行整形，只使用塑料錘輕敲鐵芯內圓來保證沖片靠緊定位筋。

（3）疊片至預壓高度時，安裝上壓板、壓緊螺栓后，先用勾型扳手交叉擰緊螺母，螺母每次只擰一圈，直到用勾型板手擰不動為止。然后用液壓拉伸器擰緊，先確定到達規定伸長值時的壓力大小，然后開始分數次壓緊，直到達到該壓力。螺母每次轉動不超過2 圈。達到最終的壓力后，還要以最終壓力再擰數圈，直到螺母幾乎無轉動為止。以三峽右岸哈電機組為例，在鐵芯高度上預壓分為7次，每次預壓采用多次并且不同的壓緊力。最終壓緊采用了9 次不同的壓緊力。

4 鐵損試驗及其他

定子鐵芯壓緊清理后即可進行鐵芯的鐵損試驗，試驗按國家標準進行。試驗后對鐵芯再次進行拉伸，標準按最終拉伸壓力進行。并抽查10%拉緊螺桿的伸長。對鐵芯兩端端片進行粘接固化。

5 結語

三峽機組采用了當代最先進的技術，研究這些技術及對比國內外不同的技術方案可以增強我國在水輪發電機技術上的實力，為我國自主設計巨型機組和常規機組打下堅實基礎。