湖南镇电站3号4号发电机转子改造

陈珊英，刘爱国，朱立平

（东芝水电设备（杭州）有限公司，浙江 杭州，310020）

1 前言

湖南镇电站是钱塘江支流乌溪江流域两级开发的第一级电站。电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、供水等功能。电站于1979年开始投入发电运行，1980年1～4号发电机组全部建成发电，总装机容量为170 MW（4×42.5 MW）。1996年12月，在大坝后扩容增加1台单机容量为100 MW的机组（5号机）投入运行。2001年12月启动湖南镇电站机组减振增容技术改造工作，2010年12月减振增容技术改造完成，新增装机5万kW。其中1～4号发电机组单机容量已由42.5 MW增容改造至50 MW，5号机单机容量由100 MW增容改造至120 MW。

该电站3号、4号机组投入运行36年后，虽然定子经过增容改造，但转子已接近运行年限。转子绝缘难免受到电场、高温、机械应力以及臭氧、湿气、污秽沉积物等条件的长期影响，为了与定子改造匹配，提高稳定性，经过技术复核将转子陈旧的磁轭和磁极以及相关连接件进行更换改造。

2 数据测量

2台机组的原转子是以热套的转子支架为基础，磁轭叠片加挂磁极的典型结构。转子上、下各安装若干风扇，在定转子的上、下各装有挡风板挡风，形成一个双向通风的封闭通风结构。根据我公司的转子结构特点，需要测量原转子支架的结构数据，以及上下挡风板的原分布位置和高低尺寸以做对比参考设计。虽然2台机组的转子是同一个厂家生产制作，且有手工绘制的部分信息不全的图纸参考，但由于个体以及现场安装情况的不同，2台机组的数据存在差异。因此需要配合实测尺寸进行设计制作。

图1 原转子结构剖面图

3 设计工作

3.1 设计方案

湖南镇电站3号、4号机扩容后的电气参数如下：

发电机型号：SF50-24/5200

额定容量： 58.8 MVA

额定功率因数： 0.85（滞后）

额定功率： 50 MW

额定电流： 3234 A

额定转速： 250 r/min

定子铁心外径： 5200 mm

定子槽数： 270槽

我公司克服图纸信息不全的困难，根据电站现有电气参数、实测数据，结合THPC的转子经典结构，重新设计了适合该机组的励磁方案，重新设计了适合该转子支架的磁轭和磁极结构。

表1 改造前后转子相关的参数表

3.2 改造后转子结构特点

改造后结构主要由磁轭、磁极、上/下风扇、励磁引线、原转子中心体、上/下挡风板等8部分组成（如图2所示）。

图2 改造后转子结构图

转子中心体为圆盘式整体结构（留用原部件），在其外圆侧叠装磁轭，磁轭片4.5 mm厚。整圆共6张磁轭片，每片有4极，叠片层间依次错开一个极距进行叠装，一片一叠、两片一叠相间，其中磁轭间隔片叠装，极间连接部位磁轭叠装特殊磁轭片。全部磁轭片叠装完毕后，通过插入磁轭拉紧螺杆并紧固使其成为一体。

磁轭与转子中心体的连接是热打键结构如图3所示。由于长期运行转子支架上的键槽存在沿轴向的S型变形，各键槽需要实测尺寸后扩槽与T型键进行单独配加工。由此决定转子中心体连轴回工厂修配。

图3 磁轭键结构图

为了方便安装制动环、下风扇、磁极高度调节螺栓等部件，磁轭下压板设计成整体环形厚板，内径侧攻与磁轭拉紧螺杆孔错开的螺纹孔安装制动环，下环形风扇座利用外径侧的磁轭拉紧螺杆安装在磁轭下压板上。最外径侧磁极鸽尾部设置M24的螺纹孔安装磁极中心调节螺栓（如图4所示）。

图4 磁轭下压板周围结构

与原先的结构相比，有如下改善：

1）不吊转子可拆磁极；

2）制动环可拆可更换；

3）极间连接由镀银螺栓连接代替原锡焊连接；

4）阻尼环软连接代替原刚性连接；

5）轴流式风扇替代原斗式离心风扇。

4 现场改造安装

4.1 安装前准备

将连轴的转子中心体吊入安装场地，放置在转子安装间基础环板上，测量转子中心体，调平转子支架6处立筋，调整到0.1 mm以内，可适当调整基础与转子支架间的支撑工具。进行全部装配前，确认运输吊装过程无损伤后，将磁轭键的组合键放入转子中心体的楔形键槽部，确认没有卡住。

在磁轭下端板位置均匀配置管式千斤顶，调整高度一致。用磁轭挡板支撑T形键，用夹具夹紧磁轭键，作为磁轭叠片的定位键。

4.2 叠片

将磁轭下端板吊入，调整下端板同心度、水平度及与中心体键槽周向相对位置，确保转子中心体立筋钩与下端板垫板接触良好。

按设计图纸叠片至500 mm左右，按设计标记“#”位置插入导向销。若导向销难以穿通磁轭孔，则用冲帽、冲杆、冲头组合工具经由风动工具振动冲击以对齐各层磁轭片，直到导向销可以顺利通过为止。叠片每隔300～500 mm左右，用导向销检查校正一次磁轭孔。

叠片至750 mm左右，间隔一个磁极位置安装预紧螺杆进行第一次预压，然后测量预紧位置处内、外径侧的叠片高度，在适当位置用楔子塞入磁轭调整片以调平内、外侧高度。叠片至1066.5 mm高度时，叠一层磁轭间隔片。叠片至1500 mm左右时，再预紧调整一次叠片高度。

叠片至整高，再次用预紧螺杆第三次预压，调整磁轭内、外径侧的叠片高度；然后再用导向销校正、对齐磁轭孔。

安装磁轭拉紧螺杆，先用20%～30%的设计图中指定力矩预把紧。然后每隔1处取出磁轭键，相应用调中心键（共3处）调整磁轭的中心，使磁轭和转子中心体的中心一致。取出调中心键，再完全把紧磁轭拉紧螺杆并锁定。

安装磁轭加热管，通电加热使磁轭膨胀，当磁轭达到所需膨胀量时，放入T型键和调整垫片，切断电源，自然冷却后，打入周向两侧打入键。最后切除突出立筋部分键（不得使用火焰切割）。安装磁轭键压板。

4.3 其余件安装

安装制动环后，挂装磁极，安装磁极键，安装线圈连接和励磁引线，接下来安装线圈支撑、上/下风扇，上/下挡风板，最后转子整体涂装，进行现场试验。

图5 磁轭叠片

图6 第一只磁极挂装

5 结论

本公司对湖南镇3号、4号机组转子改造非常成功。结构贴合保留下的设备，配合良好并无干涉，并且对原有的通风环境有所改善。无论是耐压试验、振摆试验，还是温升试验数据都非常理想，得到了业主的一致好评。4号、3号分别于2016年2月、2017年2月投入改造后商业运营，至今运行稳定良好。