貫流式機組定子裝配質量控制

郭 勇

（東芝水電設備（杭州）有限公司，浙江 桐廬 311504）

貫流式機組定子裝配質量控制

郭 勇

（東芝水電設備（杭州）有限公司，浙江 桐廬 311504）

結合湖北某項目6伊15MW的貫流式機組定子工廠制造、現場裝配的質量控制過程，對定子裝配的整體質量控制進行了總結，以此作為燈泡貫流式機組定子制作、裝配、檢驗、質量管理的參考。

貫流機；定子裝配；質量控制；試驗

1 前言

水輪發電機定子是由定子機座、鐵芯、線圈、匯流母線等組成。由于受到運輸條件限制，也為了減少定子鐵芯的變形，我公司在近幾年承制的多個燈泡貫流式機組中，定子全部采用了分瓣式結構，均定為在現場組圓疊片后安裝定子線圈。

定子是發電機部件中最重要的部件也是客戶、監理重點監察的部件。定子在現場裝配與在工廠內裝配且整體發運相比，在裝配環境上差別較大，因此在制造、檢查和質量管理方面都存在著較大的難度，需要作為重點來控制。

本文結合湖北某機組6×15MW現場裝配的質量控制和管理過程進行說明，希望能夠對燈泡貫流式機組定子的制造、檢驗和質量管理提供一定的參考。

2 定子現場裝配質量控制

定子現場組裝與定子其它制作工序相比現場施工環境差、施工工序復雜、施工工期長、施工設施不配套、檢查人員技能的綜合性等也給定子現場裝配質量管理控制帶來了一定的難度，定子現場裝配質量控制總體原則是控制每道工序以保證最終質量，以下就結合每道工序控制要點進行闡述和說明。

2.1 施工前技術準備

施工前的技術準備包括∶根據相關圖紙技術標準編制檢查要領書、試驗要領書、驗收要領書等。

此技術準備不僅是為最終現場定子組裝過程質量控制要點提供依據，更重要的是可以體現出定子現場裝配質量控制的具體實施方案，最終保證定子現場裝配有序的進行，順利通過驗收，完成移交工作。

2.2 施工環境

裝配場地環境的好壞直接影響到后序定子鐵芯疊裝和下線質量的好壞。

現場裝配場地環境控制要領∶

1）合理選擇施工時間段；現場搭建定子工作棚；地面進行光潔處理；安裝除濕設備、加熱設備、通風設備等措施保證定子裝配場地溫度、濕度、清潔度在技術要求范圍之內。

2）實施工作場地確認制度，保證裝配場地時刻保持清潔、干凈、整齊、通透。

2.3 量器具準備

定子裝配前量器具準備不僅是為了定子裝配檢驗能夠順利進行，更是為了提早核對量器具自身，確保測量數據的準確性。

定子裝配用到以下主要量器具∶中心測圓架、水平儀、方型水平儀、百分表、內徑千分尺、弦距測量工具等。

所有量器具中，中心測圓架的調整及校核是最重要一項，其關系到鐵芯最終疊裝的質量，必須保證其水平度及垂直度≤0.02mm/m。

2.4 定子機座組合、焊接

定子機座組合焊接是定子組裝起始工序，其質量控制好壞將直接關系到定子鐵芯疊裝質量，同樣影響定子與中間環及內殼體的裝配關系。

定子機座兩瓣組合時重點控制措施如下∶

1）定子組合后圓度調整測量，定子上游測法蘭整圓水平度調整測量。

2）控制中心測圓架與機座關系、保證定子法蘭螺孔及法蘭內圓與中心測圓架（鐵芯中心）同軸度滿足要求。

3）定子機座焊接方式、有效控制變形措施、焊縫是否符合要求。

2.5 雙鴿尾筋安裝

雙鴿尾筋用于固定定子沖片，其安裝質量將關系到定子鐵芯是否能夠順利疊裝（見圖1）。

雙鴿尾筋安裝控制重點∶

1）對1號鴿尾筋進行調整測量保證其徑向及周向垂直度，半徑方向偏差均在標準要求范圍內。

2）其它各筋托板焊接調整完成后以1號筋為基準，保證其徑向及周向垂直度、半徑方向偏差在標準要求范圍內。

3）以1號筋為基準，調整控制各筋弦距在標準要求范圍內。

4）各托板焊接完成后保證其與機座環板無間隙。

圖1 雙鴿尾筋調整

2.6 定子鐵芯疊裝

定子鐵芯是定子的一個重要部件，它是磁路的主要組成部分并且用以固定繞組，在發電機運行時承受機械力、熱應力、電磁力的綜合作用。定子鐵芯由定子沖片、通風槽片、定位筋、齒壓板、拉緊螺桿及固定片等裝壓而成，定子鐵芯疊裝控制重點∶

1）鐵芯圓度測量按照從上至下三個斷面進行，每個斷面測量24個點，各點圓度的半徑偏差控制在標準范圍內。

2）鐵芯高度測量按照圓周方向均布24個點進行，高度偏差控制在標準要求范圍內。

3）鐵芯上端槽口軛部波浪度控制在標準要求范圍內。

4）鐵芯預緊情況，利用扭矩扳手測量拉緊螺桿預緊力。

5）檢查鐵芯各層通風溝高度尺寸。

6）利用通槽棒對沖片疊壓后槽型檢查。

7）檢查鐵芯通風溝及上下端處是否清潔。

2.7 鐵損試驗

定子鐵損試驗是利用專用的的勵磁線圈，在鐵芯內部造成交變的磁通（接近飽和狀態），使鐵芯產生渦流損耗，溫度升高，并用溫度計測量出鐵芯各處溫升；同時利用瓦特表測量勵磁損耗，計算出鐵芯單位重量的損耗。根據上述兩項判定鐵芯是否合格。

鐵損試驗交接驗收標準∶

1）90 min的試驗中，鐵芯各部的最高溫升不超過25℃，相互間最大溫差不超過15℃。

2）單位鐵損符合合同要求。

3）機座與鐵芯各機械部位例如∶機座環板、筋板焊縫、定位筋焊縫、拉緊螺桿、上下齒壓板、通風溝校工字鋼等無異常現象。

4）復查機座水平和測量定子鐵芯高程。

2.8 定子線圈嵌裝和匯流母線安裝

定子線圈嵌裝和匯流母線安裝是定子裝配中重要工序，更是對施工場地要求最高的工序。

定子線圈嵌裝和匯流母線安裝控制要點∶

1）施工場地∶按照技術要求做好相關防潮、防塵、保溫、充足照明、通風等措施保證施工環境，操作人員每天對施工環境進行登記確認。

2）槽楔∶鐵芯上下端兩根槽楔應無空隙，其余各槽楔有空隙長度不應超過槽楔長度的1/3；槽楔上的通風溝與鐵芯通風溝的中心對齊，偏差不大于3mm；槽楔不破損，槽楔整齊緊湊，緊度符合要求，鐵芯處應無毛邊和翹曲現象;槽楔表面不得高于鐵芯內園，槽楔伸出鐵芯槽口的長度不大于設計值，相互高差不大于5mm。

3）焊頭∶線棒焊接接頭處無毛刺、外觀檢查整齊、光滑、焊料填充飽滿，接頭高低不大于5mm，線棒應緊固無松動現象。

4）絕緣盒∶絕緣盒相互高差基本一致；接頭四周與絕緣盒間隙均勻；絕緣盒灌膠飽滿，無開裂現象。

5）綁扎∶各處綁扎整齊嚴實，打結處不出現在鐵芯內園處。

6）匯流母線∶焊接接頭處無毛刺、外觀檢查整齊、光滑、無氣孔夾渣、焊料填充飽滿，接頭高低不大于5mm。

7）測溫元件∶測量其絕緣電阻及電阻值。

8）干燥∶干燥升溫速度，干燥保溫溫度及時間，降溫速度應符合要求。

2.9 定子試驗

定子試驗是為了檢查定子繞阻各處焊頭質量及線圈絕緣性能。發電機運行的可靠性及壽命很大程度上取決于定子線圈的絕緣。

定子線圈目前基本都采用環氧粉云母絕緣。定子線圈絕緣性能主要包括發電機所需耐熱等級、足夠的耐電強度、優良的機械性能、抗電暈腐蝕能力。

定子試驗控制要領∶

1）定子繞組上、下層嵌裝完成后分別試驗∶用2500V兆歐表測定線圈絕緣電阻，2.5U+2.0電壓進行交流耐壓試驗1min判定定子線圈安裝過程絕緣性能是否良好。

2）定子繞組絕緣電阻、吸收比和極化指數測量∶它是表征絕緣特性基本參數性能之一，也是最簡便最常用的非破壞性試驗方法。定子整體耐壓前后用整流式兆歐表測量線圈絕緣電阻確定R60″/R15″≥1.6、各相電阻不平衡系數不應大于2，判斷定子干燥是否符合要求，定子繞組各相絕緣是否有大缺陷。

3）定子繞組直流電阻∶定子繞組焊頭完成后通以直流電測量其電阻，根據測量確定各相、各分支的直流電阻，相互間差別不應大于最小值的2%，判定焊頭是否有質量問題。

4）定子繞組直流耐壓及泄漏試驗∶直流耐壓試驗是用較高的直流電壓來測量絕緣電阻，同時在升壓過程中監視泄漏電流變化情況，這不僅可從電壓與電流關系中判定絕緣情況，有助于及時發現絕緣缺陷，而且由于試驗電壓比較高比起用兆歐表更容易發現一些非貫通的集中性缺陷。試驗時依次0.8Un、1.0Un、1.5Un、2.0Un、2.5Un、3.0Un 電壓各1min記錄泄漏電流，確定泄漏電流不隨時間延長而增大；在各電壓值下，各相泄漏電流的差別不應大于最小值的50%判定定子繞組絕緣是否受潮或不干凈、是否有貫穿性缺陷、高組性缺陷等。

5）定子繞組交流耐壓試驗∶交流耐壓的優點是試驗電壓與工作電壓的波形、頻率一致，作用于絕緣內部的電壓分布及擊穿性與發電機運行狀態相同，所以交流耐壓試驗對發電機主絕緣的考驗更接近運行狀態，通過該試驗可以檢驗出絕緣在工作狀態下薄弱點。試驗時定子繞組通以2.0Un+3kV電壓確定端部無明顯的金黃色亮點盒連續暈帶判定繞組絕緣是否良好。

3 定子驗收

湖北某機組定子合同要求為工廠內裝配完成后整體發往工地，但受到運輸及保護困難等各方面因素影響，最終與業主商定定子現場裝配。對于定子質量檢查驗收也就帶來了很大的難度，定子裝配過程涉及到焊接、鉗工裝配、電氣裝配、工作交接等多方面質量檢驗管理問題，對以上各方面的工作，全部可以勝任的很難派出合適的人選，而派遣多人到現場負責檢查又造成人員安排不合理影響公司內部生產。

針對以上問題，采取了提前培訓操作人員自檢能力，并且考核頒發相關資格證，委托其替代執行相關工序檢驗驗收工作的措施，而兩個重要階段定子鐵芯疊裝完成后及定子下線完成后派專人到現場進行檢驗驗收工作，采取以上措施后不僅在公司制作任務繁重、檢查人員緊張狀況下能使定子裝配質量得到有效控制，而且更得到了客戶及監理的一致認可。

4 結束語

湖北某機組6臺定子已經全部安裝試驗完成，定子裝配過程有序進行，定子試驗一次通過，定子驗收移交工作順利完成，定子與轉子氣隙調整時間縮短，氣隙均勻，定子最終運行電壓、電流、溫度均達到技術標準要求。

但前期定子裝配過程中也存在一些問題，例如∶裝配過程中操作人員只憑經驗進行裝配，對圖紙、作業指導書、檢查記錄查看填寫不認真不仔細；定子裝配過程中對外觀問題沒有給予明確標準；定子裝配過程中工器具考慮不全面；定子圖紙設計、作業指導書編寫考慮不夠合理等。

然而我們通過不斷的總結改進，在客戶和監理監督指導及技術人員、制作人員、檢驗人員共同努力下，每臺機組質量方面都有不同程度的提高。

產品質量沒有最好只有更好，相信在公司各相關人員的共同努力下，我們將為顧客提供更加滿意的產品。

[1]SD287-88.水輪發電機定子現場裝配工藝導則[S].

[2]GB/T8564-2003.水輪發電機組安裝技術規范[S].

[3]電氣試驗技能培訓[Z].

TK733+.8

B

1672-5387（2014）02-0010-03

2013-12-30

郭 勇（1983-），男，工程師，從事產品質量管理及檢驗工作。