江边水电站转子装配技术措施

郭 峰，杨存勇，张彦杰

（中国水利水电第一工程局有限公司，吉林 长春 130062）

江边水电站转子装配技术措施

郭 峰，杨存勇，张彦杰

（中国水利水电第一工程局有限公司，吉林 长春 130062）

发电机转子是水轮发电机组中的关键部件,一般都在现场进行装配,它们的装配质量直接影响机组的总装质量乃至机组的安全运行。本文主要介绍江边水电站水轮发电机转子的结构特点、现场装配工艺过程和质量控制过程,以及在装配过程中遇到的实际问题和采取的处理措施,同时根据现场总结的装配经验,有针对性地提出了在装配过程中应注意的问题,可供发电机转子现场装配参考。

江边水电站；转子；装配

1 概述

江边水电站位于雅砻江中下游左岸一级支流、发源于四川省甘孜藏族自治州东南部九龙县与康定县交界处的九龙河上的第五个梯级水电站（也是最后一级电站），采用引水式开发，本电站总装机容量为330 MW，装设3台单机容量为110 MW混流式水轮发电机组。

发电机型号为SF110—18/5400；额定容量为122.2 MVA；额定功率为110 MW；额定电流为5 113 A；额定电压为13 800 V；额定功率因数为0.9；额定转速为333.3 r/min；飞逸转速为590 r/min；推力轴承负荷708 t；飞轮力矩（GD2）≥2 400 t·m2。发电机转子重234 t。

2 转子结构特点及装配工艺流程

2.1 转子结构

江边水电站转子由圆盘式转子中心体、叠片磁轭、磁极等构成。

转子中心体由主轴、转子支架、磁轭和磁极组成，转子中心体采用整体结构，圆盘式转子支架与主轴在厂内焊接成整体加工后到货，发电机主轴与转子支架重量约39.2 t；转子磁轭采用δ=4.5 mm厚优质高强度钢板冲片叠压而成，转子磁轭现场叠片，18个磁极与磁轭采用鸽尾连接固定；磁轭与转子支架通过周向均布的6个T型复合键传递扭矩。转子支架的下方设有可拆卸的18块制动环。

2.2 转子装配工艺流程

转子装配工艺流程：安装调整、转子支架→安装测圆架→磁轭片分类、叠装→磁轭片分段压紧→转子磁轭固定及热打键→制动环板安装→磁极挂装、接头、引线安装→转子试验→转子清扫喷漆。

3 转子组装

3.1 磁轭叠装准备

3.1.1 布置组装千斤顶支墩

将千斤顶支墩按一期埋件位置布置，并使用水准仪调整其顶面水平，使各支墩水平差在±0.5mm以内。

3.1.2 转子支架水平调整及固定

在工位支撑台上，铺一层用于保护联轴法兰面的橡胶垫。

然后在大轴两端均安装好吊具，使用2个大钩将大轴两端同时吊起，使大轴平稳的吊离运输托架，2个大钩配合使大轴在空中进行翻转直立，然后将大轴缓缓落向支撑台上，同时在固定螺栓的垫片下放入保护硬纸板（高度为不接触垫片）。

利用磁轭6个千斤顶和框式水平仪调整转子中心体的水平和6处立筋的垂直度调整到0.1 mm/m以内，必要时在主轴法兰面和过渡法兰之间插入相应厚度的调整垫片。

完成后进行临时固定。

3.1.3 磁轭键安装

按照要求安装转子测圆架。然后进行磁轭键安装。

“T”型键与打入键的组合厚度以扇形磁轭板的键槽宽度尺寸－0.1 mm为标准，进行组合，将组合好后磁轭键插入转子中心体的键槽部，确认没有卡阻。注意不是从横向将键放入楔形键沟槽部，而是从上而下插入键槽，进行与楔形键槽部的配合，并固定。将磁轭键挡块和夹具安装好，夹具应保证两边对称，调整径向键，使磁轭键外立面到中心不大于1 220 mm，垂直度不大于0.15 mm/m。

3.1.4 磁轭片分类

1）采用最大量程为冲片自重1.5～2倍的机械称称重，读数应精确至0.1 kg以内，称重后将冲片堆放到相应的质量分组中。

2）按冲片的实测重量，依0.2 kg级差进行分类，并按要求堆放。

3）冲片厚度测定

从同一类冲片中取出自重为其最重、最轻及其平均重的冲片各一张，作为该类冲片的样片。计算并取其样片厚度的加权平均值，作为该类冲片的标称厚度，用作磁轭冲片叠装高度计算的依据；计算与确定样片内、外缘及其环向两端的厚度差，作为预测磁轭叠装局部高度补偿、调整的依据。

对通风槽片进行矫形、除锈、清洗，使其平直、无焊渣、焊瘤和锈迹。检查衬口环、导风带装焊位置正确，与冲片结合严密，点焊牢固，其高度应符合设计规定；且导风带应低于衬口环，衬口环高度应符合设计要求，相互高差不应大于0.2 mm。然后对通风槽片进行称重。

3.1.5 磁轭冲片叠装排列与布置

依据转子磁轭各层段的结构尺寸和相应冲片的分类、厚度记录，按照同一重量类别冲片同层布置，不同类别重量相近的对称布置的原则，编制转子冲片堆积布置表。

3.1.6 配置磁轭支撑

按照图纸尺寸，在转子中心体一周布置管式千斤顶，共18处，调整千斤顶高度，使千斤顶垫块顶面距离主轴法兰为2 133.5±1.5 mm，千斤顶垫块顶面的水平应控制在整圆±0.5 mm以内。同时在磁轭外圈搭设磁轭叠片用平台。

在千斤顶垫块上放置第一层磁轭钢板，使每一接缝下面有一个千斤顶，共6处合缝。

3.2 磁轭叠装

3.2.1 第一次压紧段叠装

调整磁轭片水平，使磁轭片外圈的比内圈高1～1.5 mm，开始用磁轭钢板G302582P1一片一叠18层，测量磁轭高度应为81 mm。

然后用磁轭钢板G302582P3一片一叠18层，叠片过程中放入极间连接拉块和磁极挡块（G505373），测量总磁轭高度为252 mm，测量磁极挡块上表面至主轴法兰距离为2 343±1.5 mm，否则应打磨磁极挡块。

用磁轭钢板G302582P1两片一叠层，当叠至总磁轭高度500 mm时，在磁轭外圆和内圆侧均匀插入导向销，如果导向销插入较困难，则可以用冲头、冲帽、冲杆组合工具，用风动工具振动、冲击以使磁轭孔对齐。

当叠片至总磁轭高度1 000 mm时，装上预紧螺杆和套筒，对磁轭进行一次压紧。测量磁轭内外圆的高度，并做好记录，以便下段使用调整片进行内外圆高度的调整，计算下段磁轭钢板的叠入层数、该段磁轭的叠压系数。同时将该段磁轭外侧适当位置使用圆钢进行焊接固定，以保持该段磁轭的紧量。

3.2.2 第二次压紧段叠装

继续用磁轭钢板G302582P1进行两片一叠，叠至总磁轭高度为1 125 mm时，改用磁轭钢板G302582P2进行两片一叠，同时放入磁极撑块拉块。

G302582P2磁轭钢板共叠34层，应保证拉块在槽内上下有适当的运动范围，后改用G302582P1两片一叠，当叠至磁轭上表面与立筋上放置磁轭挡块的缺口下底面8～10 mm时，放入2.5 mm的磁轭高度调整片（G505466）。

再放置磁轭间隔板（G403353），此时磁轭上表面与磁轭挡块缺口还有一定的距离，可以方便的放入磁轭挡块，磁轭挡块放入后应保证磁轭螺杆可以自由的穿入，将磁轭整体均匀的调高，通过磁轭下面的管式千斤顶完成，待磁轭抬高与磁轭挡块接触时，将磁轭挡块与磁轭间隔板三边焊接。

继续用G302582P1磁轭钢板两片一叠，叠至总磁轭高度为2 013 mm时，改用G302582P2磁轭钢板叠片，叠片中放入磁极极间连接拉块，注意该拉块应有适当的上下运动范围。

继续使用G302582P1，P2进行叠片，放入阻尼连接拉块。在总磁轭高度为2 413.5 mm时，停止叠片，用预压螺杆和套筒二次压紧。测量磁轭内外侧高度，叠压的磁轭下表面的水平差在径向和圆周方向上应调整到±1 mm以内。已叠装的磁轭板内外径向上的水平差，调整到外圆侧高出+1 mm左右，挂装磁极后叠装的磁轭板下表面满足水平要求。

3.2.3 磁轭永久螺杆安装

预压螺杆拆除和磁轭螺杆安装交替进行，用压缩空气吹扫螺杆孔，插入磁轭螺杆，螺杆下端2/3范围涂润滑剂。

拧紧磁轭螺杆，磁轭下部螺母先用600 N·m拧一周（从内圈开始，不同分布圆拧紧方向相反，第一次从内圈+X开始顺时针拧一周，内第二圈从-X开始逆时针方向拧一周，第三圈从+Y开始顺时针拧一周，第四圈从-Y开始逆时针拧一周，第五圈从+X开始逆时针拧一周）。使用扁铲拆除首次压紧时安装于磁轭外缘的圆钢。

全部下端螺母用600 N·m的扭矩拧好后，开始拧紧上部螺母，上部螺母分5次拧紧，每次按设计扭矩的20%递增（设计总扭矩为1186～1441N·m），全部拧紧后，再以设计扭矩全部进行2次拧紧操作，确定全部螺母拧紧。前面10根螺杆全部拧紧后测量伸长量约1.9 mm，其余的螺杆按此扭矩进行拧紧。

3.2.4 热打键

通过转子测圆架，测量磁轭外缘各磁极挂装位置正18边形的各边至中心的距离，确定径向磁轭键的调整量，调整磁轭的中心。然后进行磁轭热打键工作，用加热棒对磁轭进行整体加热，使磁轭键槽与中心体立筋槽底的相对膨胀量为0.5 mm时，停止加热，计算径向键的打入长度，画标线，将6处径向键均匀打入，打键时按对称原则进行。径向键打紧后，将侧向键打紧，打紧后割去多余部分，安装上端磁轭键挡块，防止磁轭键下滑。

3.3 制动环板安装

各块制动板必须称重，合理调配其安装位置。利用磁轭铰制螺杆水机侧加长部分把合制动板，此时，应调整各块制动环安装位置，使各制动环之间的间隙在两侧均匀分布。

注意调节铰制螺杆长度，螺杆头部不可突出制动环。

按照磁轭与制动环内止口的配合尺寸，调整制动环安装位置，使其与两侧相邻制动环之间的间隙均匀。

利用调整垫片调整制动板高度，相邻制动板高度差小于0.3 mm，整圆小于1 mm。并保证前块制动板尾部，高于后块制动板首部（以机组旋转方向来看）。

制动板把合螺母拧紧力矩：1182～1145N·m。

3.4 磁极安装

完成扇形磁轭板叠装后，进行磁极的安装。磁极由磁极铁心、磁极线圈和绝缘法兰构成。安装磁极时应十分小心避免损伤磁极线圈、极间连接片和绝缘法兰等。

磁极挂装到叠装磁轭前，用500 V电阻表测量磁极线圈的绝缘电阻，单个磁极电阻值：5 MΩ以上。

3.4.1 吊装磁极

放入磁极时应充分注意缓慢放下，停在磁极挡块上之前，插入磁极键（用千斤顶等撑着）使磁极鸽尾与磁轭鸽尾槽部充分贴合后，停在磁极挡块上。

吊装磁极应对称进行，防止重量失衡。

安装磁极时也应遵循对称原则，即不是在转子的同一侧安装磁极，而是对称轮流安装，以避免转子中心体重量失衡。

3.4.2 打入磁极键

打入磁极键之前，用铜线临时连接极间连接片，用500 V高阻表分别测量各磁极分担电压及转子线圈总的绝缘电阻。

各磁极的分担电压与各磁极分担电压测量值的平均值之差应在±10%以内，转子线圈总的绝缘电阻值在5 MΩ以上。

上述测量值如果没有异常，开始打入磁极键。

3.5 极线圈连接与装配

磁极线圈的上部（定子侧）极间连接使用铜片柔性连接，互相交错叠加以增加接触性，下部（磁轭侧）极间连接在一侧使用多张薄铜板重叠而成的连接片，将其用垫板夹紧连接。

连接部锡焊仅限于1号和18号磁极与转子中心体上的励磁连接铜排连接部。

对铜排连接部进行锡焊之前，测量绝缘电阻（500 V高阻表）和分担电压，确认无异常后开始锡焊作业。

锡焊时，铜排连接部用工艺螺栓把紧，用喷灯或其它加温工具使该工艺螺栓、螺母变热后进行锡焊。

锡焊后，检查焊接的引线部位有无虚焊、空洞现象，在连接部放入绝缘衬套进行装配，将工艺用螺栓、螺母替换成永久使用的螺栓、螺母并把紧。

极间连接片、阻尼条连接片与铜排固定部的螺栓使用高强度螺栓（8.8 t）。但所用的拧紧力矩参照4.8 T的联接螺栓拧紧力矩值：

M12：32～44 N·m（330～450 kgf·cm）；

M16：78～108 N·m（790～1 100 kgf·cm）；

M20：151～207 N·m（1540～2 110 kgf·cm）。

紧固后，使用垫片彻底锁定。在铜排固定部，将垫片朝着铜排上有螺纹的方向折弯，注意避免由于折弯垫片导致铜排接地。

所有连接后裸漏部位用无碱玻璃丝带缠绕，后用环氧胶固化。

3.6 安装线圈支架和极间挡风板

3.6.1 安装线圈支撑

线圈支撑用于防止运行中的转子变形，通过插在2个磁轭板之间的螺杆固定块安装于两相邻磁极之间。

线圈支撑本体按下列规定拧紧力矩均匀把紧。

紧固扭矩：M30：168～187N·m（17.10～19.1kgf·m）。

用规定力矩把紧后，放置2～3 d左右再次确认紧固扭矩。如果出现螺栓松弛，应再次用规定力矩把紧。再次确认拧紧力矩后，用止动垫片最终予以锁定。

3.6.2 极间挡风板安装

极间挡风板是为了防止磁轭出来的风从极间两端漏出而影响通风效果设置的，它通过与阻尼连接片把合到一起，再通过阻尼绕组连接片拉紧螺杆固定，在磁极上下两端都设置该挡风板。

挡风板构造上与前述线圈支撑大致相同，其材料也为绝缘物，但与线圈支撑不同的是它与磁极线圈部不接触。

拧紧力矩也与线圈支撑相同，按照螺栓把紧力矩表规定的扭矩把紧。把紧之后进行最终的锁定。转子彻底全面检查、清扫、喷漆。

4 结语

在江边水电站转子装配过程中，装配工艺和测量工具对于机组的装配质量很重要，并制定出严格的装配工艺措施，在装配过程中不断进行分析、论证、优化转子装配措施。转子装配精度满足要求，运行效果较好。

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TV734.2

B

1672-5387（2017）01-0038-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.012

2016-03-15

郭 峰（1982-），男，助理工程师，从事水电厂机组安装、检修及施工管理工作。