淺談溧陽抽水蓄能電站轉子磁軛熱加墊

呂 建 國， 李 宏 澤

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610225)

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淺談溧陽抽水蓄能電站轉子磁軛熱加墊

呂 建 國， 李 宏 澤

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610225)

對溧陽抽水蓄能電站熱加墊工藝從數據測量、加溫布線至加墊成功及后續處理進行了介紹。對不同情況下的處理方式以及在加墊中遇到的相關問題及采取的解決辦法進行了闡述，對大型水輪發電機組轉子熱加墊具有一定的借鑒意義。

熱加墊；抽水蓄能機組；轉子；磁軛加溫；溧陽抽水蓄能電站

1 工程概況

溧陽抽水蓄能電站發電電動機由哈爾濱電機廠有限責任公司制造，型號為SFD250-20/7500。發電機工況額定功率為250 MW，電動機工況軸輸出功率為269 MW,額定轉速為300 r/min，額定電壓為15.75kV。該機為立軸、半傘式、三相、凸極、可逆式同步發電電動機。

轉子支架為斜立筋圓盤式焊接結構，在廠內加工完成，共有10個主立筋。轉子磁軛外徑為5 556 mm，高度為2 800 mm，由3 250張、4 mm厚磁軛沖片堆積而成。轉子支架與磁軛通過徑向、切向復合鍵連接，徑向鍵為凸鍵，用墊片調節熱打鍵緊量，切向鍵為兩小鍵，以補償支架立筋鍵槽與磁軛之間的公差。

2 熱加墊前的數據測量

2.1 支墩拆除下沉量測量

在轉子支墩拆除前測量下環板平面度及下環板與轉子支架下法蘭的高差，待支墩拆除后重復以上工作，根據測量數據計算磁軛下沉量。支墩拆除時，應對稱緩慢進行，并在徑向架設百分表監控，防止在其下沉過程中造成磁軛偏心，增大熱加墊的難度。

2.2 轉子半徑測量

復測轉子測圓架中心及水平，在距離磁軛下部高度100 mm、500 mm、1 000 mm、1 450 mm、

2 000 mm、2 600 mm部位測量轉子磁軛半徑，以上數據的測量均需測量兩次，兩次測量誤差值應小于0.03 mm。

2.3 磁軛與主立筋鍵槽間隙測量

加工磁軛間隙測量塊，在測塊后部接長桿(可用扁鋼)處粘貼厚度測量標尺及深入磁軛高度標記，用游標卡尺檢查標尺的準確性。根據圓度測量高度用測塊測量磁軛與主立筋間隙，每處測量兩遍，誤差應小于0.03 mm。

3 數據分析及加熱容量計算

3.1 加墊量計算

加墊量厚度計算公式：

H=δ1+A-B+C1-D式中H為應加墊片的厚度；δ1為設計預緊量；A為鍵槽間隙；B為凸鍵厚度(46.3 mm±0.03 mm)；C1為平均半徑(2 778.21 mm)；D為實測半徑。

根據以上公式、圓度測量數據及廠家到貨墊片厚度(3 mm、1 mm、0.5 mm、0.1 mm)綜合考慮，確定實際加墊量。溧陽抽水蓄能電站6#機組熱加墊量統計情況見表1。

3.2 磁軛與輪臂的溫差計算

溫差計算公式：

△t=δ/aR

式中δ為熱打鍵單邊緊量；a為磁軛材料的線膨脹系數11×10-6mm/℃；R為輪臂半徑。

溧陽抽水蓄能電站單邊緊量為1.2～1.4 mm，輪臂半徑為2 125 mm，則熱加墊時磁軛與輪臂的溫差△t=1.4/(2 125×11×10-6)=59.8(℃)。

3.3 加熱容量計算

加熱容量計算公式：

P=K×△t×G×C2/T

式中P為總容量；K為保溫系數，一般可取2～4(30 mm厚保溫被覆蓋)；△t為計算溫差；G為磁軛總重；C2為磁軛平均半徑0.5 kJ/kg；T為預計所需加熱時間。

表1 加墊量統計表 /mm

溧陽抽水蓄能電站熱加墊計算時保溫系數取3，熱容量取0.5 kJ/kg，預計加熱時間為10 h，磁軛重量約為200 t，則熱加墊所需容量為：P=3×60×200 000×0.5÷3 600÷10=500(kW)。

4 加熱板及保溫材料的布置

4.1 加熱板的敷設

溧陽抽水蓄能電站磁軛高2 800 mm，磁極安裝面兩側為通風溝，加熱板長800 mm，寬300 mm，每個加熱板容量為4 kW。由于通風溝與主立筋相隔很近，磁軛內圓與轉子支架環板距離只有10 mm，隔熱難度大，因此，加熱板只能敷設在磁極安裝面。根據加熱板寬度，磁極安裝面可布置2件，圓周方向20個磁極位置可敷設40件。根據加熱板長度及加熱總容量并考慮加熱時熱量上移，最終決定磁軛上部300～400 mm不敷設加熱板，軸向方向布置3層，軸向方向下層與磁軛下環板共用1層加熱板，所有加熱板用12#鐵絲固定。綜上可知溧陽抽水蓄能電站共用120件加熱板，容量為480 kW，加熱板敷設情況見圖1。

圖1 加熱板敷設圖

4.2 加溫電纜的布置

根據加熱板容量布置了兩根主電纜(3×185+1×95)連接至X及-X方向的兩個控制柜。主控斷路器為380 V/600 A，分控斷路器為380 V/160 A，加溫線采用單芯4 mm2電纜。每個控制柜布置分控斷路器5個,加熱板采用Y形連接，每個斷路器控制12個加熱板，接線時應保證其能分層分段控制。

4.3 加熱膨脹量的測量

在磁軛加溫過程中，磁軛鍵應全部安裝入鍵槽內，以防止加溫過程中產生位移。膨脹量的測量根據現場實際情況，選擇在磁軛內圓與轉子支架靠近立筋處布置膨脹量監測點，即在磁軛及轉子支架上打樣沖，加熱前用內徑千分尺測量原始數據。

4.4 保溫棚的搭設

由于轉子工位位于交通洞口，其周圍風速較大，為不影響熱加墊工作，以磁軛安裝平臺為支撐，在其外圍用防火帆布覆蓋。

保溫被的敷設。在加熱板外側用30 mm厚保溫被全覆蓋，按照先外后內、然后上部、最后下部的順序敷設，并保證其上部保溫被能揭開。保溫被敷設情況見圖2。

5 磁軛加溫

圖2 保溫被敷設圖

加熱器布置完成后，用500 V搖表檢查，對地絕緣電阻應不小于0.5 MΩ，并設導線截面積不小于50 mm2的接地保護。試投加溫電源，檢查加熱設施應無斷線、斷路、冒煙等異常現象。加溫過程中，由機、電專業人員分工巡視檢查，每30 min記錄磁軛加溫電氣參數、磁軛與支架的溫差并注意檢查加熱板運行情況。當磁軛與立筋溫差達到50 ℃后，應每隔0.5 h測量一次立筋的膨脹量。控制磁軛溫升速度小于10 ℃/h,并根據磁軛溫升及上、下溫差和膨脹情況，利用控制柜斷路器手動適時投、切磁軛相關部位的電熱器。當磁軛與支架不易形成溫差時，可在轉子支架上用壓縮空氣作為冷卻介質進行對稱、均勻冷卻或采用水淋轉子支架及主立筋，使其與磁軛形成溫差，達到設計所要求的膨脹量。

6 磁軛熱加墊工藝及熱加墊效果

6.1 磁軛熱加墊工藝

磁軛加熱前，需要插入磁軛凸鍵及兩邊的副鍵，副鍵插入的深度要求相等，用以固定凸鍵的周向位移，以此避免磁軛加熱產生周向移動。加熱前測量膨脹量監測點的原始數據，加熱時的膨脹量以此作為參考。當磁軛膨脹量比所加墊片量大于1 mm左右時，拔出磁軛鍵，用測量工具測量膨脹量。取出5組磁軛鍵，將其放置在安裝場冷卻、檢查及墊片制作，制作完成后在其組合面涂抹MoS2潤滑脂。將配合好的凸鍵放入磁軛鍵槽內，然后將兩側副鍵打緊，打入深度與拔出深度相同，按此方法將剩下的5組磁軛鍵加墊完成。熱加墊完成后停止加熱，由上至下分步、逐漸揭開保溫設施，然后使轉子緩慢自然冷卻至室溫。在溫度緩慢降至室溫過程中，每30 min記錄一次溫度。降溫過程中，磁軛上下內外溫差不大于10 ℃，待其冷卻到環境溫度后拆除加溫設備，降溫總時間不小于72 h。磁軛自然冷卻后，拔出副鍵，在各自工作面上涂抹MoS2潤滑脂，用大錘將副鍵對稱打緊，復查副鍵打入深度，其應與凸鍵下端齊平，并將多余部分切除。

6.2 墊片的制作

膨脹量達到要求前，應進行墊片清理及厚度檢查、準備墊片焊接平臺、C型夾、氬弧焊機、焊絲、銅錘、角磨機等工具，待膨脹量達到要求后組配墊片，用C型夾將其固定在焊接平臺上，C型夾距焊接的邊緣應不大于10 mm；夾緊后用外徑千分尺測量其厚度，厚度偏差應在±0.05 mm以內并檢查其間隙滿足焊接要求。采用烏極氬弧焊，在墊片兩側分段焊接，焊接完成后，再次檢測其厚度，清理并焊接其兩側的部位，應無高點及毛刺。

6.3 磁軛熱加墊結果記錄

采取以上施工工藝后溧陽抽水蓄能電站6#機組熱加墊工作取得了圓滿成功，各項數據滿足標準及設計要求。溧陽抽水蓄能電站熱加墊成果統計情況見表2。

7 出現的問題及采取的處理方法

7.1 加熱板短絲

表2 成果統計表 /mm

在首臺機組熱加墊時，加熱板電壓為380 V，無金屬外殼，加溫1 h后出現電阻絲熔斷現象，無法進行加溫工作。經研究發現，加熱板電阻絲無法承受在380 V電壓下的自身重量，遂決定重新采購220 V加熱板并自帶鋁板。加熱板更換后，一次性加墊成功。

7.2 磁軛中心偏移

5#機組磁軛支墩拆除后出現磁軛偏心較大的問題，最大偏心為0.63 mm。為解決以上問題，采取先加熱鍵槽間隙小的一側，然后再加熱另一側。在間隙小的一側膨脹量滿足加墊要求后，先進行間隙小的一側磁軛鍵的安裝，全部安裝完成后再進行其余磁軛鍵的安裝。依據以上方法，順利地完成了熱加墊工作，其結果為磁軛同心度小于0.1 mm，滿足規范要求。

8 結 語

磁軛熱加墊對轉子磁軛整體加固及轉子偏心調整起到了重要作用，其成敗直接關系到施工進度及質量，溧陽抽水蓄能電站熱加墊施工技術對同類型機組具有一定的借鑒意義。

[1] DL/T5230-2009，水輪發電機轉子現場裝配工藝守則[S].

[2] 夏寶國.大型水輪發電機組磁軛熱打鍵工藝[J].防爆電機.2015，50(1)：42-44.

[3] 雷京祥.向家壩水電站800 MW機組轉子熱加墊技術研究[J].水利水電技術.2013，44(4)：90-91.

(責任編輯：李燕輝)

2017-04-23

TV7；TV743；TV735

B

1001-2184(2017)03-0058-04

呂建國(1986-)，男，四川巴中人，助理工程師，從事水輪發電機組安裝技術工作；

李宏澤(1989-)，男，甘肅會寧人，助理工程師，從事水輪發電機組安裝測量工作.