大型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場裝配工藝

吳國良，李睿光

（東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司，四川 德陽 618000）

0 引言

轉(zhuǎn)子是水輪發(fā)電機(jī)的核心部件，其裝配質(zhì)量關(guān)系著機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。由于大型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場組裝難度大、技術(shù)要求高，裝配質(zhì)量不穩(wěn)定的情況時有發(fā)生。例如，零部件松動掃膛、機(jī)械動不平衡、不圓、偏心、勵磁故障等問題，輕則造成機(jī)組振動超標(biāo)，重則危及機(jī)組安全穩(wěn)定運行。本文在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對一種典型結(jié)構(gòu)的大型水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子裝配工藝流程進(jìn)行了全面梳理，重點分析了轉(zhuǎn)子裝配過程質(zhì)量控制中易忽視的一些重點、難點，為今后同類型機(jī)組現(xiàn)場安裝提供參考和借鑒。

1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡述

本文所述典型結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極及其他連接附件組成（圖1、圖2）。

圖1 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意

圖2 某電站水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子

其中，轉(zhuǎn)子支架為圓盤式焊接結(jié)構(gòu)（圖3），在制造廠加工到設(shè)計尺寸，分瓣運至現(xiàn)場組焊[1]。通過現(xiàn)場采取防焊接變形控制措施，控制轉(zhuǎn)子支架的焊接變形，以滿足圖紙公差及后序轉(zhuǎn)子裝配的需求。

圖3 轉(zhuǎn)子支架結(jié)構(gòu)示意

2 轉(zhuǎn)子裝配工藝

2.1 轉(zhuǎn)子支架調(diào)平

支架水平測量有兩種方法，一是以上平面合像水平儀向心擺放測對點差；二是下法蘭面水準(zhǔn)儀測對點高程差。由于該典型結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)為傘式結(jié)構(gòu)，推力頭端應(yīng)作為機(jī)組的水平基準(zhǔn)，原則上應(yīng)以第二種測量方法為準(zhǔn)，上法蘭平面做參考（一般兩者結(jié)果一致）。

調(diào)整細(xì)節(jié)：下法蘭面90°方向架兩個表隨時監(jiān)測水平變動，中心體下圓盤四個方位用50 t 千斤頂支撐牢固，同時轉(zhuǎn)子支架支臂正對立筋各處用工裝支墩輔助支撐；上法蘭面對稱四點用合像水平儀向心擺放測量水平并記錄，作為后續(xù)中心體水平調(diào)整依據(jù)（比下法蘭面測量方便）。

2.2 測圓架安裝

關(guān)鍵有兩點：一是圓基準(zhǔn)，測圓架與轉(zhuǎn)子支架應(yīng)調(diào)同心，需重點注意圓的基準(zhǔn)應(yīng)選擇設(shè)計圖紙上有跳動公差要求的外圓面；二是旋轉(zhuǎn)水平，即測圓架測頭的上下跳動控制，是后續(xù)掛鉤、制動板、磁軛波浪度等測量的準(zhǔn)尺。此外，還有回零誤差，絕對半徑等。

調(diào)整細(xì)節(jié)：

（1）先粗平，以法蘭面為基準(zhǔn)粗調(diào)水平，測圓架架表測4 個點；

（2）再中心，以上法蘭面精加工止口為基準(zhǔn)調(diào)同心，架表測至少4 個點，調(diào)整過程中，逐步將測圓架徑向調(diào)整螺栓全部敲緊；

（3）最后精平，即旋轉(zhuǎn)水平，調(diào)整使圓周各點讀數(shù)最大最小在標(biāo)準(zhǔn)要求以內(nèi)，此過程中將測圓架軸向調(diào)整螺釘反復(fù)敲緊，正反螺釘均把緊以免測圓架松動。轉(zhuǎn)子測圓架與上法蘭面垂直數(shù)據(jù)與旋轉(zhuǎn)水平不一致時，以旋轉(zhuǎn)水平為準(zhǔn)。注意：測圓架端部不能懸掛鋼琴線重錘。

2.3 導(dǎo)向鍵調(diào)整

按照先調(diào)整基準(zhǔn)鍵，再大等分，最后小等分的方法進(jìn)行調(diào)整。

調(diào)整基準(zhǔn)導(dǎo)向鍵，需位于選定的鍵槽中心，高度需滿足與測圓架不干涉，且能夠測量導(dǎo)向鍵絕對半徑（即需高出測圓架基準(zhǔn)測量帶）?？刂苹鶞?zhǔn)導(dǎo)向鍵絕對半徑、扭斜、徑向及切向垂直。

其余導(dǎo)向鍵的質(zhì)量目標(biāo)：調(diào)整各鍵與基準(zhǔn)鍵相對半徑、扭斜，等分該跨距后相鄰弦距均應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 下磁軛壓板安裝

調(diào)整下磁軛壓板波浪度，與掛鉤無間隙，調(diào)整磁軛壓板內(nèi)圓槽與導(dǎo)向鍵間隙均勻，相鄰壓板組合縫間隙均勻。調(diào)整過程中將每一個磁軛支墩均頂起與壓板接觸。

2.5 疊基準(zhǔn)磁軛段

（1）重量重的沖片疊在下端，整圓重量分布均勻[2]。

（2）根據(jù)制造廠沖片分級稱重表，開箱檢查沖片，測量沖片厚度（最重和最輕的各抽一張，內(nèi)外各4 點）并作記錄，根據(jù)厚度尺寸準(zhǔn)備齒漲補(bǔ)償片。

（3）疊裝過程中專人檢查沖片有無雜質(zhì)、破損，及時清理，專人檢查沖片疊裝層數(shù)，有無錯片。

（4）按圖紙每層交錯極距疊片；試疊4 層沖片，用工具銷檢查調(diào)整壓板孔與沖片孔對齊，檢查調(diào)整壓板外圓。打表檢查沖片上平面，復(fù)查波浪度。

（5）試疊一段高度，用工具銷釘對全部孔進(jìn)行整形，用T 尾調(diào)整工具調(diào)整錯牙。

（6）測量調(diào)整磁軛半徑及圓度。復(fù)測測圓架數(shù)據(jù)；吊鋼琴線測絕對半徑；用百分表座吸在磁軛外圓固定位置，測圓架配合百分表測表座上標(biāo)記點，圓度為最大最小之差。數(shù)據(jù)整理見圖4，磁軛基準(zhǔn)段圓度須滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 基準(zhǔn)磁軛圓度

2.6 疊片、預(yù)壓

（1）邊疊裝邊進(jìn)行整形，按工藝要求長度完成預(yù)壓緊；

（2）按裝配實際情況，添加高度補(bǔ)償片（預(yù)估量，根據(jù)實測數(shù)據(jù)調(diào)整）；

（3）正對調(diào)節(jié)鍵位置布置永久測點，測量調(diào)整半徑圓度，檢查調(diào)整外圓垂直度。

（4）預(yù)壓時，在架表監(jiān)測磁軛外圓的情況下，將每根導(dǎo)向鍵背后的調(diào)節(jié)墊板楔緊；用液壓力矩扳手，圓周均勻分多遍（第一遍把完后，須復(fù)測圓度數(shù)據(jù)，合格后再繼續(xù)），依次對稱把緊各塊壓板上螺栓，每組壓板上螺栓把緊順序一般按先中圈后內(nèi)圈再外圈的順序，同時要考慮百分表監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)圓度變化情況適當(dāng)調(diào)整把合順序；

（5）復(fù)測絕對半徑，圓柱度，內(nèi)外高度、磁軛下平面波浪度等數(shù)據(jù)。

2.7 總壓把緊

（1）根據(jù)預(yù)壓情況，確定總高疊裝尺寸[3]。鋪上磁軛壓板，帶上螺母，冒頭長度均勻一致；吊出全部導(dǎo)向鍵，穿入磁軛徑向鍵及磁軛切向鍵，背后調(diào)節(jié)鍵。

（2）復(fù)測測圓架尺寸無誤，測磁軛絕對半徑，圓柱同心度，內(nèi)外高度等數(shù)據(jù)。圓度邊測邊調(diào)整，再次將背部調(diào)節(jié)鍵一一全部敲緊。

（3）數(shù)據(jù)合格后，把緊磁軛，方法同前所述，只是最終再多把一遍100%力矩，且間隔8 h 后再用力矩扳手抽測。

（4）復(fù)測垂直度，絕對半徑，圓度（圖5～圖7），高度等數(shù)據(jù)。

圖5 磁軛上段圓度

圖6 磁軛中段圓度

圖7 磁軛下段圓度

2.8 冷打磁軛鍵

重新打緊全部調(diào)節(jié)鍵，架表監(jiān)測變動。

冷打鍵要求：應(yīng)由熟練操作者使用大錘，注意操作安全，正面不得站人；先打緊偏心方向；再兩兩對稱依次打緊；外圓架表監(jiān)測預(yù)緊量；建議分三次打緊，每次間隔8 h 以上。

2.9 熱打鍵

（1）拆除磁軛支柱，使磁軛重量落在轉(zhuǎn)子支架上；按磁軛加熱設(shè)備廠家熱打鍵方案說明，安裝加熱片、測溫電阻，接線通電試機(jī)，鋪設(shè)保溫毯。

（2）打鍵長度按設(shè)計緊量值確定；計算加熱溫度、保溫時間及加熱功率；密切監(jiān)測磁軛溫度及膨脹量，按預(yù)先設(shè)定的長度將鍵敲緊。

（3）打鍵完成后，逐步降溫，控制磁軛冷卻速度，冷至室溫后（30 ℃左右）再揭開保溫篷布。

（4）再次打緊磁軛切向鍵。

（5）復(fù)查磁軛半徑、圓度（計算同心度，圖8～圖10）、垂直度等。

圖8 復(fù)測磁軛上段圓度

圖9 復(fù)測磁軛中段圓度

圖10 復(fù)測磁軛下段圓度

2.1 0 掛極

（1）根據(jù)實際磁軛撓度確定是否松開外圓支墩。若松開支墩，中心體水平及測圓架需要重調(diào)。

（2）按配重表確認(rèn)磁極編號，盡可能對稱掛裝。

（3）首件磁極掛裝：磁極鍵短鍵下端用千斤頂擋板支撐平齊；磁極落入后檐部用千斤頂支撐；磁極鍵清理抹二硫化鉬，短鍵靠外圓，長鍵靠內(nèi)圓裝入；調(diào)整周向尺寸以控制極距。

（4）標(biāo)基準(zhǔn)磁極中心點，測與下法蘭面高差，調(diào)整基準(zhǔn)磁極中心高程至理論名義值。通過實測磁極外圓的總長，在中點打樣沖眼；百分表座分別吸在下法蘭面及磁極外圓面中心，吊卷尺，水準(zhǔn)儀配合測量高度差，來調(diào)節(jié)磁極高程。

（5）以首件磁極中心為基準(zhǔn)，測圓架對表針，依次控制其余磁極高程。

（6）高程調(diào)好后，磁極鍵打緊（第一遍）。

2.1 1 打緊磁極鍵

（1）磁極鍵建議每天打緊一遍，一般至少3 遍，直至最終打緊。

（2）尺寸驗收包括轉(zhuǎn)子圓度及偏心、磁極高程。

3 關(guān)鍵質(zhì)量控制點

轉(zhuǎn)子裝配關(guān)鍵質(zhì)量控制點見表1。

表1 關(guān)鍵質(zhì)量控制點表

4 結(jié)語

（1）本文闡述了大型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配的工藝方法及關(guān)鍵質(zhì)量控制點，從轉(zhuǎn)子支架組焊、磁軛疊裝到磁極掛裝全過程，提出了一些具有指導(dǎo)意義的操作方法，總結(jié)了一些行之有效的經(jīng)驗做法。

（2）按此文所述方法，該項目轉(zhuǎn)子裝配最終均達(dá)到相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)組運行情況良好，同時本文也為同類型水電機(jī)組轉(zhuǎn)子的安裝提供了一些借鑒。

（3）轉(zhuǎn)子裝配在保證質(zhì)量的前提下，后續(xù)研究可在此基礎(chǔ)上改進(jìn)優(yōu)化，例如智能化設(shè)備應(yīng)用，以降低勞動強(qiáng)度，提高質(zhì)量容錯率等。

參考文獻(xiàn)：

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