向心磁極鐵托板焊接質量的分析

王　慧

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

?

向心磁極鐵托板焊接質量的分析

王慧

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

對向心磁極鐵托板和磁極鐵心焊接時出現的質量問題著重進行了分析,并針對各類質量問題逐一給出相應的處理和改進措施。這些措施能保證后續磁極鐵托板的焊接質量并滿足機組安全運行要求。

向心磁極鐵托板；磁極鐵心；焊縫開裂；翹起；表面質量

0　引言

磁極是水輪發電機的關鍵部件之一，磁極由磁極鐵心、磁極線圈、阻尼繞組及極身絕緣等組成。對于大容量、高轉速水輪發電機組，為了避免線圈因受到機組運行時產生的側向力而發生有害變形,磁極一般選用梯形向心式結構，且在磁極的T尾端，即線圈下絕緣托板下方焊接鐵托板以將磁極線圈固定在磁極鐵心上,保證線圈和鐵心的整體一致性，防止機組運行時線圈松散和變形。磁極鐵托板材料通常為4mm厚的碳素結構鋼板Q235B，磁極鐵托板和磁極鐵心周向間斷焊接，焊縫型式為角3mm焊縫，焊縫長30mm，間斷120mm，并用絕緣銷把鐵托板和下絕緣托板把合在一起。由于磁極為向心式，因此磁極鐵托板也是向心式的。由于向心結構弧度的存在，使鐵托板加工時不易保證圖紙設計尺寸和行為公差要求，因此也增加了鐵托板和磁極鐵心焊接時的難度，從而容易出現焊接質量問題。

1　原因分析

通過統計幾個電站的向心磁極在生產時出現的問題，如厄瓜多爾CCS電站、索普拉多拉電站等，總結出向心磁極鐵托板和磁極鐵心焊接時一般存在以下三個問題：(1)鐵托板焊縫開裂,磁極鐵托板與鐵心的點焊部位存在裂紋；(2)鐵托板焊后翹起約3～5mm；(3)焊接鐵托板導致的磁極線圈表面質量問題。以上這些問題使電站的安全運行存在嚴重的安全隱患，甚至部分電站磁極因為鐵托板焊接存在質量問題而被退回，給公司效益帶來極大損失。因此有必要對向心磁極鐵托板焊接質量問題產生的原因進行分析，并針對這三個問題給出改進措施。焊縫開裂見圖1。

關于焊縫開裂，主要原因：(1)磁極鐵托板平面度和尺寸超差造成和磁極鐵心間隙過大，不符合圖紙要求，從而影響焊接質量。二者間隙設計理論值是0.5mm，而大于1mm，則認為間隙過大，不利于焊接，影響焊接質量；(2)焊接鐵托板時需要使用壓緊工具壓緊鐵托板，這時存在焊接空間小的問題，導致焊接操作空間受限，從而影響焊接操作；(3)磁極鐵心在粘接極身絕緣Nomex紙時需刷粘接膠HEC56102，以往在刷膠時將鐵托板焊點位置涂刷上粘接膠，有些膠進入磁極沖片之間，這些膠無法徹底清除，焊接時粘接膠受熱，氣化影響焊接質量。關于鐵托板焊后翹起，如見圖2所示。

鐵托板焊后翹起的主要原因：(1) 因為鐵托板較薄，而且為中空的四邊形框架結構，存放不當易產生變形，或者本身加工后平面度超差，而焊接前沒有進行很好的整形，導致鐵托板和絕緣托板不貼合，焊后更容易翹起；(2)磁極鐵托板一般厚度為4mm，鋼板厚度較薄，焊接過程中收縮變形較大,導致鐵托板翹起。關于磁極表面質量問題如圖3所示。

磁極表面質量問題的主要原因：(1)鐵托板和磁極鐵心焊點焊接時會產生飛濺的焊豆，焊豆和焊縫打磨過程中會產生粉塵及鐵屑，這些會進入鐵托板與磁極鐵心間隙中，附著在線圈表面和匝間，后續清理不徹底，易造成匝間短路,存在質量隱患；(2)目前磁極表面清理時使用壓縮空氣，此種清理方式吹起的灰塵、粉塵、鐵屑會掉落到周圍的磁極表面，造成二次污染，同時間隙內的鐵屑、粉塵會進入到縫隙的深處，不能達到清理的目的。

2　改進措施

關于焊縫開裂問題，改進措施如下：(1)裝焊鐵托板時，如鐵托板與磁極鐵心間隙大于1mm，焊接時根據間隙大小分別填充厚度1mm、2mm、3mm的墊條，墊條需超出鐵托板1mm左右，焊接時先將墊條焊牢在鐵心上，然后再焊接磁極鐵托板；(2)磁極鐵托板焊段加長至50mm，間隔100mm，焊角大小為3～5mm，焊接時需保證焊角達到設計圖紙上的焊角要求，焊縫要求飽滿美觀，焊接時50mm長焊縫分2次焊接,保證焊接后完全收縮；(3)焊接后焊縫需100%目擊檢查，清除焊縫表面留存的焊藥殘渣；(4)后續磁極鐵心刷膠前使用美紋紙對焊接位置進行保護；(5)為保證焊接操作空間，在后續鐵托板焊接中將壓緊裝置的位置外移，保證壓緊裝置的內側距離焊縫焊接區域不小于20mm，同時增加壓緊工具的數量，保證約300mm距離內有1個壓緊點；(6)對于鐵托板已經裝焊且開裂的磁極，開裂的焊縫應打磨清除然后重焊。

關于鐵托板焊后翹起，改進措施如下：(1)設置專用的擺放工具，避免磁極鐵托板存放時產生有害變形；(2)在后續新機組設計中加大鐵托板厚度尺寸，以防止因鐵托板較薄而導致的存放和焊接變形，鐵托板厚度控制在4～8mm(具體需要依據磁極極身高度尺寸確定)；(3)完善鐵托板圖紙尺寸和形位公差的要求，安裝焊接前應加強對鐵托板尺寸的復檢，鐵托板焊接前進行整形，保證鐵托板和下絕緣托板貼合，焊接后鐵托板與絕緣托板的局部間隙不大于1.5mm；(4)焊接時增加壓緊工具的數量，減少焊接時鐵托板的變形。

關于提高磁極表面質量，改進措施如下：(1)在后續鐵托板焊接及焊縫打磨前需做好防護措施，采用石棉帶填充鐵托板與磁極鐵心間隙。采用石棉布或防火布對線圈進行全面圍護，接縫處需進行疊壓封固，對焊豆、粉塵及鐵屑進行有效遮擋；(2)后續磁極清理時需采用吸塵器和面團清理磁極表面的灰塵、粉塵、焊渣和鐵屑。

3　結語

本文通過對向心磁極鐵托板焊接時出現的問題進行原因分析，給出處理和改進措施，并通過實踐證明,以上措施確實可行,保證了鐵托板焊接質量，可為同類型其他機組向心磁極鐵托板的設計和焊接提供借鑒作用，提高產品質量。

[1] 白延年.水輪發電機設計與計算.北京：機械工業出版社，1982.9.

[2]金鳳琴.大型磁極鐵心液壓壓裝新方法研究.上海大中型電機, 2005(1):33-35.

[3]李景玉.洪江磁極鐵心裝配的新技術.上海大中型電機, 2012(1):38-40.

[4]呂日新.三峽水輪發電機磁極裝配技術.大電機技術, 2009(2):13-14.

[5]劉平.大型抽水蓄能電站轉子磁極開裂缺陷分析及處理.水電站機電技術, 2015(5):42-43.

[6]王勇.水輪發電機轉子磁極托板脫落處理.湖南水利水電, 2013(2):89-90.

Analysis on Welding Quality of Shell Feed Plate for Centripetal Magnetic Pole

Wang Hui

(HarbinElectricMachineryCompanyLimited,Harbin150040,China)

Quality problems occurred in welding shell feed plate for centripetal magnetic pole and magnetic pole core are emphatically analyzed in this paper, and treatments and improve measures for each quality problem are given one by one. These measures can guarantee welding quality of the subsequent shell feed plate of magnetic pole, and meet safe running requirements of the unit.

Shell feed plate of centripetal magnetic pole；magnetic pole core；weld cracking；upwarp；surface quality

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.04.17

TM305.1

B

1008-7281(2016)04-0052-003

王慧女1984年生；畢業于華中科技大學，現從事水輪發電機的設計工作.

2016-04-11