苗尾水电站350 MW转子装配工艺研究与质量控制

邹伟侃

（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 概述

苗尾水电站装有4台结构相同350 MW的水轮发电机组。其发电机转子主要结构包括转子支臂、磁轭、磁极、引线。由于直径过大，转子支臂为斜立筋圆盘式焊接结构，包括1个中心体和4个外环支臂组件，配有16组主立筋和副立筋；磁轭冲片用3 mm厚的WDER600钢板冲制而成，整圆14片，每1张冲片为一层搭叠，层间相错一个极距并俯视正向4层反向4层循环叠片，磁轭用拉紧螺杆沿轴向拉紧，以形成一个整体；转子有56个磁极，每个磁极设2个T尾，磁极通过T尾与磁轭上相应的T尾槽挂装；转子引线为铜板型母线。组装完成后转子最大外形径向尺寸为13 002 mm，轴向尺寸为2 900 mm，总重936.445 t。其主要参数如表1：

表1

2 转子组装工艺流程

转子组装主要工艺流程为：设备到货清点及支墩水平调整→中心体及转子支臂组装、测圆架安装调整→转子支臂焊接及打磨探伤→副立筋测量配刨，磁轭片处理，制动环板安装→副立筋安装焊接→下压板安装调整→磁轭叠装、压紧、加热→磁极挂装及调整→磁极阻尼环及其余附件安装，引线安装→转子整体电气试验及转子吊装。

2.1 设备到货清点及支墩水平调整

（1）清点已经到货的设备，建立台账。检查是否漏发、错发设备或材料，并合理安排堆放点。同时准备25～600 mm内径千分尺2把、50～7 000 mm内径千分尺（另配有1把1 000 mm测杆）1把，百分表4个，框式水平仪1个，水准仪等测量工器具[1]。

（2）将支墩吊装至转子工位并与基础板点焊在一起，在支墩上设置24对厂家提供的楔子板并调平，楔子板顶面距地面1 030～1 040 mm，方便以后施工。

2.2 中心体及转子支臂组装、测圆架安装调整

（1）中心体吊装前清扫干净。中心体吊起后检查下法兰面无高点涂黄油后吊至支墩楔子板上，通过调整楔子板来调整中心体水平。然后将楔子板点焊在一起复测中心体水平无变化。

（2）将分瓣的支臂和中心体用把合螺栓通过合缝块初步把合在一起。施工中注意每次吊装支臂均要保证支臂支撑完全承重。支臂挂装后用支撑调节支臂水平，使制动环板安装面水平在2 mm内，主立筋垂直度不大于0.25 mm/m。

（3）检查中心体上法兰面平面度小于0.02 mm/m，用径向和轴向顶丝调节测圆架与中心体同心度及测圆架本身水平度，采用极限法，不断缩小径向和轴向偏差至同心度不大于0.04 mm，水平度不大于0.02 mm/m。

（4）安装调整测圆架后在合缝块间加垫，调整支臂半径及合缝位置相邻两支臂弦距，让弦距偏差在±3 mm内，拧紧把合螺栓。在所有焊缝位置焊接临时加强板，复测半径及弦距无变化。

2.3 转子支臂焊接及打磨探伤

转子支臂与中心体焊接前先架设监测用百分表，焊接采用分段退步的焊接工艺。焊接过程中采用锤击消应的施工方法，同时根据焊接监测数据，随时调整焊接顺序确保焊接变形量。焊接完成经无损检测合格喷漆。分段焊接顺序如图1所示。

图1 分段焊接顺序

2.4 副立筋测量配刨，磁轭片处理，制动环板安装

（1）安装配筋工具并调平，测量调整配筋工具的扭斜、半径、弦距及主立筋垂直度、外径尺寸，在主立筋上画出副立筋安装基准线及螺孔中心位置线，根据主立筋尺寸配刨副立筋，并进行螺孔加工。施工过程中可以在测圆架上架设2块百分表，1块用来调整扭斜，另1块调整半径。因为半径对副立筋的周向位置无影响。测量弦距时尽可能靠近测量柱底部，因为越靠近顶部变形可能会越大。副立筋配刨量测量如图2所示。

（2）在副立筋测量配刨过程中，可以同时进行磁轭冲片的清洗称重工作，之后以0.2 kg重量等级分类存放，抽样检查计算每类冲片平均厚度。磁轭片除清洗表面油污、杂物时，为保持清洗不被二次污染，清洗场地需要有必要的预防沙尘的举措，并且在存放磁轭冲片的箱子底部垫干净塑料布。

图2 副立筋配刨量测量

（3）制动环板按出厂编号安装在制动环板安装平面，制动环板接头位置高差不大于2 mm，整圆波浪度小于2 mm。调整时可添加薄垫片，并最终保证制动环板到转子中心体下法兰面高差为310 mm。

2.5 副立筋安装焊接

副立筋根据基准线预装调整后，采取手工电弧焊焊接，焊接顺序为：先分段对称跳焊主立筋结合面立缝，再从中间向两端上下交替封堵固定螺栓孔。焊接后测量记录副立筋凹槽处半径。

2.6 下压板安装调整

在基础板上沿磁轭下压板圆周均布支撑工具，通过调整支撑工具的顶丝调平下压板径向水平小于0.5 mm，周向波浪度小于2 mm。用磁轭冲片检查下压板螺孔位置，合格后将下压板与基础板通过临时支撑螺杆焊接在一起。

2.7 磁轭叠装、压紧、加热

根据磁轭片重量、厚度及转子装配图计算列出磁轭片堆积配重表（通风槽片也计入配重表），配重原则为上下两端堆放重量较轻的磁轭片，中部堆放较重的磁轭片。凸键校正平直后和磁轭副键一并与副立筋两两相应配对。

按照磁轭装配图和磁轭堆积表按每1张冲片为一层搭叠，层间相错一个极叠片，当叠片高度120 mm时放入T尾工具。T尾工具安装如图3所示。

图3 T尾工具安装示意图

叠片时需在每张冲片孔中插入定位销，销子成对角排列，叠片至760 mm、1 360 mm、1 960 mm、2 560 mm左右高度时根据中圈、内圈、外圈各预压一次，定位销随叠片高度增加向上移动。

在施工过程中，可以用铜锤整形磁轭片，控制磁轭圆度。每次预压前，测量磁轭水平波浪度及圆度，并用千斤顶、木方等材料及工器具调整圆度至6 143±0.60 mm要求。叠片过程中根据水平度、波浪度、磁轭片径向高差等控制指标，添加补偿片。测量圆度过程可以再测圆架上架设3块百分表，同时测量磁轭圆度，但必须保证百分表在同一位置校零。

叠片完成后，根据中圈、内圈、外圈对称更换拉紧螺杆为永久螺杆，并调整永久螺杆下部预留量相同，记录螺杆拉伸至3.81～3.95 mm时的压力值。检查10%伸长量，没有达到的继续加大液压拉伸器压力，再次拉紧所有螺栓。

根据磁轭与转子副立筋凹槽之间的距离计算热打键厚度，搭设防风棚，用加电加热块给转子加热，保温被保温，同时每30 min监测磁轭温度，根据温差退投加热块，最终使磁轭温升平衡，在磁轭胀开后安装已经配对垫片，停止加热，并缓慢均匀冷却。

2.8 磁极挂装

彻底清扫转子，检查磁极外观，记录磁极重量，计算磁极配重，进行个体、整体耐压试验。在计算磁极配重时，将对称最大不平衡重量放在和引线径向位置，减少最大不平衡重量。

检查并处理T型槽位置、磁极T尾。根据磁轭外径、磁极键确定磁轭外加垫及磁极垫条厚度，用手工氩弧焊焊接，再根据计算所得磁极挂装表对称挂装磁极，并调整磁极中心高程与磁轭中心高程高差在1.5 mm内，圆度不大于设计空气间隙的3%。

2.9 磁极阻尼环及其余附件安装，引线安装

（1）安装磁极阻尼环及其余附件。阻尼环、连接片配钻后处理毛刺，安装在极间相应位置。在安装附件过程中，将锁片预先弯起，待螺母拧紧后，可用大力钳直接锁上锁片，再用小锤敲紧。

（2）根据安装部位配钻引线板，摆正垫块并焊接在转子支臂上。引线连接处作绝缘处理，用云母带、玻璃丝带缠绕并刷环氧漆。

2.10 转子整体电气试验及吊装

（1）对安装完成的转子做直流电阻测试、转子绕组总绝缘电阻测试、交流阻抗测试以及耐压测试。转子绕组总绝缘电阻不小于0.5 MΩ，交流耐压试验4 100 V下1 min一次性通过。

（2）用2台550 T桥机并车后吊起转子，监测转子起吊前后挠度变化不超过0.50 mm，之后吊入机坑。

3 结语

本文对转子现场组装过程中装配工艺及流程作了详细的说明，并对先进的施工经验作了总结。苗尾4台机组转子运行稳定，现就苗尾电站转子组装工艺质量控制成果与各位分享，以期对类似大型水轮发电机组转子的组装提供参考借鉴。