深圳抽水蓄能電站發電電動機磁極掛裝工藝淺析

楊雪峰，李興邦，孫 影，陳泓宇

（1.哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江省哈爾濱市 150040；2.中國南方電網調峰調頻發電公司，廣東省廣州市 510630）

0 引言

深圳抽水蓄能電站發電電動機組單機容量300MW，額定轉速428.6r/min，轉子勵磁電壓327.1V。

深圳抽水蓄能電站磁軛采用厚鋼板結構，此磁軛結構是哈電公司首次在抽水蓄能機組中應用，磁極與磁軛T尾配合處間隙為1mm，首臺機組安裝過程中出現磁極無法順利掛裝的問題，經過分析制定詳細的工藝方案，確保磁極順利掛裝，系統地分析了磁極無法掛裝的原因，并為后續機組磁極掛裝制定了解決方案，保證了磁極掛裝質量。

1 磁極的結構特點

磁極是提供勵磁磁場的磁感應部件，由磁極鐵芯、磁極線圈、上、下托板，極身絕緣、阻尼繞組等零部件組成。深圳抽水蓄能電站發電電動機組磁極為向心式磁極，磁極長3386mm，寬1160.86mm，重量8430kg，磁極共有4個T尾，與磁軛T尾配合作為磁極的固定方式。

2 首臺機組磁極無法掛裝問題原因分析

深圳抽水蓄能電站首臺機組磁極掛裝過程中發現磁極在落到第五段磁軛和第六段磁軛位置時，發現起重機顯示的磁極重量由8.4t變成4.5t，說明磁極掛裝受阻，此情況磁極已經不能下落，將磁極拔出后發現磁極T尾槽底和磁軛外圓均出現不同程度的劃痕，如圖1和圖2所示。

圖1 磁軛研傷情況Fig.1 Scratch of the magnet yoke

圖2 磁極研傷情況Fig.2 Scratch of the pole

根據磁極掛裝的實際情況，現場對磁軛尺寸以及磁極的直線度分別進行測量，分析磁極掛裝困難的主要原因如下：

（1）磁極鐵芯長為3150mm，磁極直線度圖紙要求為0.50mm，但吊裝及運輸過程中磁極發生變形；

（2）磁軛在熱加墊后半徑變大，且因收縮不均勻導致磁軛段間錯牙，相鄰段間半徑偏差約為0.20mm；

（3）磁極T尾槽處表面漆膜厚度大約0.15～0.20mm；

（4）現場測量，磁軛外圓至槽內厚度尺寸大多按42±0.10公差上限尺寸加工，如圖3所示；

（5）磁極吊具起吊后，磁極軸向垂直度較差；

（6）磁軛T尾外圓與磁極T尾槽設計理論間隙僅為1mm，磁軛與磁極誤差累積幾乎將1mm間隙抵消，導致出現研傷，無法順利掛裝。

3 磁極掛裝工藝方案

針對磁極掛裝困難原因分析，結合現場施工實際情況，研究分析制定處理方案如下：

（1）磁極放置時，磁極下方需要沿軸向方向墊3個木方，防止磁極長時間放置產生變形；

圖3 磁軛外圓尺寸示意圖Fig.3 The schematic diagram of the magnet yoke outside diameter size

（2）利用廠內提供專用工具，去除磁極T尾處表面9130絕緣漆，操作前對磁極鐵芯與線圈之間縫隙使用膠帶黏牢進行防護，防止雜物進入線圈和鐵芯之間，影響絕緣電阻，如圖4和圖5所示。

圖4 磁極防護Fig.4 The protection to the pole

圖5 專用工具Fig.5 The special tool

（3）利用平尺和塞尺檢查磁極的直線度，對磁極直線度超過0.5mm的位置進行打磨處理，操作過程中需要反復多次進行測量，避免出現局部高點出現；打磨和測量如圖6和圖7所示。

圖6 磁極打磨Fig.6 Polish the pole

圖7 磁極直線度測量Fig.7 Measure the straightness of the pole

（4）磁軛段的外圓配合面倒角，防止發卡，如圖8所示。

圖8 磁軛段倒角Fig.8 Chamfer the every section of the magnet yoke

（5）將驅動端磁極壓板T尾處倒角，防止磁極下落時干涉，如圖9所示。

圖9 磁極驅動端倒角Fig.9 Chamfer the drive end of the pole

（6）磁極打磨全部合格后，拆除膠帶，利用風管對磁極表面以及線圈與鐵芯之間的縫隙進行全面清理，確保磁極T尾內部無雜物，并測量絕緣電阻，滿足大于5MΩ要求。

（7）磁極吊具安裝，應將驅動端磁極周向中心線與磁極吊具支撐中心線對應，確保磁極周向不偏移，非驅動端側螺栓應全部擰緊，極身位置利用磁極吊帶把緊，避免磁極在豎起和掛裝過程中脫落，如圖10和圖11所示。

圖10 驅動端工具安裝Fig.10 The tools installation of the drive end

圖11 非驅動端工具安裝Fig.11 The tools installation of the non-drive end

（8）磁極豎起后，利用手拉葫蘆調整磁極垂直度，由于磁極較長，磁極和磁軛之間的間隙較小，磁極的垂直至關重要。磁極起吊及垂直度調整如圖12和圖13所示。

（9）磁極掛裝時，應手動調節至磁極T尾和磁軛T尾自由狀態下相互對應，避免磁極在下落過程中出現扭斜現象；磁極應緩慢下落，隨著磁極的下落拆除吊帶，并隨時監控吊車重量變化，如磁極重量低于磁極重量的一半時，應停止下落，拔出磁極檢查、重新處理。

圖12 磁極起吊Fig.12 Lift the pole

圖13 磁極垂直度調整Fig.13 Adjust the perpendicularity of the pole

（10）磁極全部掛裝完成后，在安裝磁極鍵之前需要進行耐壓等實驗，合格后進行后續工作。

深圳抽水蓄能電站首臺機組磁極經過上述處理，目前全部磁極已經安裝完畢，磁極各項性能指標滿足國標要求。

4 其余機組磁極掛裝處理意見

（1）磁軛外圓至中心尺寸加工掉0.5mm，磁極和磁軛之間配合間隙增加至1.5mm；

（2）對磁極鐵芯和磁軛配合面及加強焊縫處進行修磨，不允許有高點；

（3）驅動端磁極壓板T尾處倒角，便于磁極掛裝；

（4）磁軛段與磁極T尾配合的上、下平面修磨倒角，便于掛裝。

5 甩負荷試驗磁極情況

2017年10月3日深圳抽水蓄能電站1號機組進行了發電工況100%甩負荷試驗，最高轉速達132.69%Ne，在甩負荷試驗中由于離心力不斷增大，轉子開始膨脹，各傳感器測量得到的氣隙急劇減小；隨著導葉開始關閉，轉速開始減小，轉子持續收縮，氣隙逐漸增大。甩負荷試驗中最大氣隙減小值轉子上部為-0.71mm，下部為-0.79mm，甩負荷試驗前后氣隙沒有發生變化，說明磁軛的機械強度和磁軛狀態良好。詳見表1和表2。

表1 甩負荷試驗過程平均氣隙變化Tab.1 The numerical value of average air-gap during load throw-off test

表2 甩負荷試驗前后氣隙變化情況Tab.2 The comparison of numerical value before the load throw-off test to after the load throw-off test

6 結束語

深圳抽水蓄能電站發電電動機首臺磁極順利掛裝，各項試驗及轉子圓度全部滿足規范要求。1、2號機組磁極掛裝完成，為抽水蓄能電站磁極掛裝積累寶貴經驗，同時為抽水蓄能機組磁極和磁軛結構設計具有重要參考意義。

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楊雪峰（1982—），男，高級工程師，主要研究方向：大、中型水輪發電機制造工藝。E-mail：yang7932955@163.com

李興邦（1980—），男，高級工程師，主要研究方向：水輪發電機安裝。E-mail：389470731@qq.com

孫 影（1989—），女，工程師，主要研究方向：水輪發電機制造工藝。E-mail：570639823@qq.com

陳泓宇（1975—），男，工程師，主要研究方向：電站基建和電廠技術管理。E-mail：542120791@qq.com