黄河班多水电站定子组装工艺介绍

陈忠伟，赵书杰

中国水利水电第三工程局有限公司，陕西西安 710032

1 定子组装施工流程

定子组装施工流程：基础板及支墩清理、布置→定子机架吊装、清扫→定子机架组装→测圆架安装调整→定子机座测量、验收→保温棚搭设→定子机座焊接，同时进行定位筋校正→基准定位筋安装→对称等分定位筋安装→普通筋安装→托块焊接前验收→托块焊接→定位筋全面验收→下压指安装焊接→叠片→定子铁芯装压整体验收→铁损试验→清理、喷漆。

2 机座焊接控制

1）上环板及中间环板每焊1/3焊量，全面测量一次，并记录测量结果，根据测量成果由现场合理调整焊接顺序；2）下环焊接时先焊仰焊坡口1/3焊量后，冷却至室温，测量孔节圆半径、合缝处相邻孔距、环板水平和圆度，并做记录；3）焊1/2焊量后，再次测量、记录孔节圆半径、合缝处相邻孔距、环板水平和圆度，然后背缝清根，并进行MT探伤检查，合格后开始焊接上平焊坡口焊缝，直至焊满；最后焊满下环板仰焊坡口；4）焊接过程中随时注意检查圆度及变形情况，根据实测值随时调整焊接顺序；5）焊接电流控制如下：

（1）采用CO2焊接（78%Ar+22%CO2）

焊丝直径电压（V）平、衡电流（A）焊接速度（mm/min）Φ1.2mm 20～30 100～350 90～160 90～150 300～500立焊（A）仰焊（A）

（2）采用J507焊条焊接

焊丝直径 电压（V）平、衡电流（A）焊接速度（mm/min）Φ3.2mm 22～28 100～150 80～120 80～120 60～200 Φ4.0mm 22～28 150～190 130～170 140～180 60～200立焊（A）仰焊（A）

3 定位筋安装

3.1 安装前的准备工作

1）校验调整中心柱的垂直度和中心；

2）复测机座水平、内径，复测穿心螺杆孔、定位筋孔的分布节圆半径和孔距，作好记录，如误差过大，则应修理合格；

3）安装测温引线固定板；

4）与托块配合处脱漆、除锈；

5）修除定位筋和托块鸽尾部分的毛刺；

6）对于扭度和弯度不合格的立筋进行校正。用不短于1.5m的平尺检测，定位筋在径向和周向的直线度不大于0.075mm，划出鸽尾筋的中心线。

3.2 基准定位筋安装

1）选靠近+Y处两个穿心螺杆孔的中心位置作为第一根基准定位筋位置；

2）基准筋装入托块后，找正中心，用C型夹及小钢楔等工具将基准筋固定于机座环板；

3）用斜楔将基准筋与托块间的径向间隙垫实；

4）如果托块与机座环板接触面间隙≥0.5mm时，必须加垫或修磨平整以减少焊接变形；

5）用内径千分尺、钢琴线、中心柱配合C型夹反复调整基准定位筋，基准筋径向、切向倾斜小于0.05mm/m，各托块处内圆半径与绝对值偏差-0.05mm～-0.20mm，基准筋径向扭曲的绝对值不大于0.05mm，此时托块与机座环板之间应该无间隙；

6）内径和垂直度调整合格后，在固定的状态下采用CO2焊将托块点焊在各机座环板上；

7）焊接后定位筋的半径与设计值偏差

（1）应满足设计基准筋径向和周向垂直度偏差不大于0.05mm/m；

（2）各托块处内圆半径与设计值偏差±0.05mm；

（3）基准筋径向扭曲的绝对值不大于0.05mm。

3.3 大等分定位筋安装

1）以基准筋为起点，按俯视顺时针方向对定位筋编号1、2、3……，然后将定位筋分为6等分，测量弦距C=5328.5 mm，如图1所示；

图1 大等分筋弦距测量示意图

2）等分装焊6根大跨距定位筋，保证大跨距定位筋的弦长公差±0.3mm，在同一跨距内上下弦距允差应＜0.15 mm；3）等分立筋安装时顺逆时针交替进行，并注意弦长公差的互相补偿；4）安装方式与基准筋的安装方式相同，弦距用定位筋弦距双头顶柱、定位筋C型夹，小钢楔及定位筋弦距检查样板等调整检查工具控制；5）最后安装的1根大等分定位筋，调整其位置，使该筋与两侧立筋的弦距尽可能相等，抵消安装累计误差；6）安装完成后，复测径向和周向垂直度偏差不大于0.05mm/m，各托块处内圆半径与绝对值偏差±0.05mm，满足要求后进行点焊，点焊的方法与基准筋一致；7）大等分定位筋搭焊工艺要求

（1）托块与环板的间隙应＜0.5mm；

（2）搭焊 3mm～5 mm焊缝，长度约4mm～6mm；

（3）定位筋样板应在每用一次时上下调换使用；

（4）样板水平偏差小于0.08mm/m。

3.4 普通筋安装

在大等分筋之间在进行普通筋安装。安装时应当同时满足径向和切向垂直度偏差均不大于0.05mm/m，要求立筋绝对半径控制在R5338.5-0.05 -0.20mm以内，立筋向心面左右两端的半径差不大于0.10mm。

3.5 托块与机座环板的焊接

托块与机座环板的焊接采用CO2气体保护焊，各环次的焊接顺序与机座环板的焊接顺序相同。焊前用小钢楔楔紧，定位筋之间用双头顶柱顶紧。先焊径向焊缝，先右后左，再焊周向焊缝。由两名电焊工对称方向同时施焊，且旋转方向一致，施焊速度尽可能保持同步。施焊时，严格控制托块温度，以不烫手为宜。满焊后，全面清理焊渣、焊瘤及杂物。全面检查定位筋的扭斜、内径、弦长和穿心螺杆孔的位置满足如下要求：

1）测量定位筋满焊后内径偏差为R5338.5+0.34 -0.15，作记录；2）同高度相邻两筋半径差＜0.1mm；3）相邻定位筋弦距差±0.2mm作记录；4）局部个别点超差值小于公差的10%，可用砂轮修磨处理。

4 定子铁芯装配

4.1 准备工作

1）搭设铁芯堆积工作平台，平台布置图见图2。定子叠片堆积平台主要由DN40钢管和50mm厚木板组成。在叠片高度达到300mm～400mm时开始搭设，主要用于定子叠片和圆度测量工作；2）定子冲片通过棚罩上均布的吊物孔分别吊入叠片支撑平台上；3）复测并调整定子测圆架中心柱垂直度，检查绝对尺寸，并设置测量基准点；4）检查铁芯冲片的质量。若发现缺角、齿根出现断裂、齿部槽楔槽的尖角有卷曲，等等这些不符合质量的铁心冲片，应立即向监理部上报并报废，表面绝缘漆有脱落现象的冲片也不得使用，同时利用内径千分尺抽查各箱冲片的厚度和通风槽片的厚度并记录，确保控制铁芯的叠装高度。

图2 叠片平台布置图

4.2 定子叠片

1）分层整圆叠片，按照图纸要求1/2叠压的方式先叠阶梯片，每个定位筋对应一个槽样棒和一个槽楔槽样棒；2）叠片高度：第1段和最后一段为27mm，中间每段36mm，共计37段。每两段之间加1层通风槽片；3）第1段叠片完后，应及时插入槽样棒，槽样棒随叠片的升高而及时进行串动；4）冲片上的油污和灰尘要及时清理干净，对有掉漆、卷片、折齿等缺陷的冲片应认真处理后再使用；5）叠通风槽片之前，需要复查槽钢，检查衬口环点焊是否牢固；6）铁芯的叠片高度应考虑整体压紧的压缩量，根据第一次预压的压紧系数计算出叠片的调整高度，分别平均加在剩余的分段铁芯中；7）分别在铁芯的第1、6、11、16、21、26、31、36段叠完后安装绝缘套管；8）叠片完成后安装上压齿板，压指中心与冲片中心偏差不大于1mm。

4.3 预压

1）定子铁芯按设计要求叠完相应层数后进行分段预压；2）为防止铁芯被污损，预压用到的螺杆、螺母、垫圈、及预压板等都要及时作出清理工作；3）螺杆使用前要检查其弯曲程度，否则进行校直；4）上端预压扇形板安装之前应把槽样棒打靠槽底，端头距扇形板的距离约30mm。预压结束后，小心取出槽样棒；5）上端和下端的预压扇形垫条的安装需要由专人负责检查，上下孔对齐避免出现错位，否则将出现预压螺杆在槽内倾斜的状况，造成铁芯的槽壁受到挤压；6）把紧时，由四人使用风扳机相隔90°同方向均匀把紧预压，依次拧紧螺母，每次预压至少分3次完成；7）把紧时要监视槽内预压螺杆，千万不要擦伤铁芯槽壁；8）按图纸要求检查预压后的铁芯紧量（使用厂家提供的检查刀片检查，每隔一根压紧螺杆的距离测一个测点，单手用力推，插入量不大于3mm）；

4.4 最后压紧

1）按图纸要求安装碟形弹簧、止动螺母等正式永久零件，更换穿心螺杆时注意松一个、换一个、紧一个，以保持压紧量不变；2）换装穿心螺杆的最后一段绝缘管时,按铁芯的实际长度配切；3）全部换装完成后，用液压力矩扳手对称均匀施力把紧铁芯压紧螺母，所需力矩符合设计要求；4）检查铁芯高度满足1 530mm～1 535mm、波浪度满足不大于5mm、碟形弹簧压缩量1.52mm。合格后，将上压板调整螺钉锁紧、螺母拧紧，压紧前必须给上下螺母加入乐泰胶锁定胶。

4.5 定子铁芯组装后应符合以下三个要求

1）铁芯圆度测量依次分上中下三个面进行，每个断面测48个测点，各个圆度的半径偏差±0.50mm之内；2）在铁芯槽底部和背部均布16个测点测量铁芯高度，各测量值与设计值的偏差5mm；3）铁芯上端轭部波浪度不大于5mm。

5 结论

黄河班多水电站定子组装单元工程质量优良，实践证明，采用该工艺施工的散装定子现场组装，拼装焊接精度好，垂直度、中心、高程、定子半径等都可控在规范要求范围内，定子总体质量满足设计及规范要求；此方案的成功应用，比原计划提前近一个月工期；在机械使用、劳动力配置、材料使用上降低了成本，提高了使用效率，为企业创造了可观的效益，具有较高的推广使用意义。

[1]GB 8564-2003 水轮发电机组安装技术规范.

[2]王明琪.水口水电站水轮发电机定子组装程序.水电站机电技术，1996(4).