缅甸道耶坎II 级水电站水轮发电机定子铁芯装配工艺

徐磊

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙410004）

1 概述

道耶坎II 级水电站位于Sittaung河流域的Thaukyegat 河上，距仰光北部城市Taungoo市约21km。距离缅甸首都仰光约301 km。工程包括3 台套41MW立式混流水轮发电机组。

道耶坎电站定子在现场完成铁片叠装，机座在厂内分为3 瓣加工，运至安装现场，单件重13T。机座在现场把合后，焊接组合缝。定子机座外径7200mm，总高2860mm。共54 个定位筋，定位筋的装配为整个铁芯装配的难点与关键控制点。其安装质量的直接影响后续铁片叠装尺寸。按设计工艺，定位筋为“死筋”，即定位筋与托块，托块与机座环板均焊接成整体，成型后再没有活动余量。这就对安装过程的工艺控制增加了难度，尤其焊接应力变形与反变形的掌控显得更加重要。铁芯分32 小段，段间叠装通风槽片，铁芯装配后内径5390mm，共用57000 张铁片（包括基本片与短齿片）。定子铁芯装配后总重82T。

2 定子机座焊接

2.1 定子机座焊接场地要求

定子放置场地周围距定子机座2～3m范围内各点温差不大于3℃，昼夜温差，应不大于7℃。定子机座应避免阳光照射、雨水浇淋和直接承受冷、热气流的吹袭。装配场地的平均照明功率不小于10W/m2。装配场地应清洁、干净，布置整齐，通风良好。由于缅甸道耶坎水电站场地限制，定子安装工位周围还有多个工作面同时作业。为了避免其它作业面产生的灰尘与飞溅物的影响，在定子外围整体搭设防尘棚，与外界环境隔离，以保证定子内的清洁施工环境。

2.2 定子机座组圆及定子测圆架安装

定子机座组圆可以在机坑进行，也可以在安装间进行。缅甸道耶坎水电站为了保证工序的流水作业连贯性，在施工规划中，将定子组圆、叠片工序放置在安装间进行。定子铁芯装配完成后，再整体将定子吊装入机坑，继续进行定子卷线装配。同时在安装间进行另外一台定子铁芯装配工作。在安装间进行定子机座组拼，铁片叠装的优点是，施工平台搭设方便，垂直交叉作业少，便于定子测圆架安装与固定。

2.2.1 用外径千分尺测量测圆架中心柱直径，记录测量尺寸、时间、环境温度。根据定子铁芯相关图纸分布要求，放置定子叠片支墩。将分瓣定子机座运至安装间临时场地放置，清扫分瓣定子机座，定子机座把合面应平整无高点。

2.2.2 根据定子铁芯叠片相关图纸，将任意一瓣机座吊放在定子铁心叠片支墩上，注意该分瓣定子机座的方位应以定子机座为基准。在机座下方设置临时千斤顶，利用螺栓和螺母将定子机座与定子铁心叠片支墩固定在一起。按编号分别将其余分瓣定子机座吊放并固定在定子铁心叠片支墩上。用千斤顶调整定子机座合缝处径向、轴向错牙，把紧定子机座合缝板组合螺栓。调整完成后拆除临时千斤顶。以定子机座下环板处的孔为基准，利用测圆架底盘调整螺钉，将测圆架中心柱与孔的同心度初调整到图纸要求范围以内。（关于千斤顶的选用，建议使用机械螺旋式千斤顶，而不建议使用液压式千斤顶。在调整机座水平时，机械螺旋式千斤顶可灵活的进行起升与下降，稳定性好，即便千斤顶发生故障也能保持住当前状态，不会因机座的重量而下降。液压千斤顶在下降调整操作中难以控制，而且千斤顶一旦发生故障定子机组会因自身重量下降，不利于施工过程的安全保障。）

2.2.3 在测圆架中心柱的两个相互垂直的方向上悬挂钢琴线，利用钢琴线对测圆架中心柱进行找正，调整测圆架中心柱垂直度合格后，再次校核测圆架中心柱与定子机座下环板孔的同心度应在图纸要求以内，同时，测量孔的分布半径为也应达到图纸要求。利用在转臂上放置精密水平仪（精度0.02mm/m）的方法检验中心柱转臂水平度，利用测圆架转臂，重复测量圆周上任意点的半径误差不得大于0.02mm。沿测圆架中心柱上、下移动测圆架的转臂，极限行程位置应能满足测量整个定子铁芯部分轴向高度的要求。锁紧测圆架上的全部调节螺栓和组合螺栓，以防使用中松动而影响测量结果。并将测量结果记录验收表中。同时在中心测圆架的使用过程中，应分阶段校核中心测圆架的准确性。

2.3 定子机座焊接

2.3.1 用压缩空气对定子机座进行全面吹扫，用汽油或丙酮清洗焊接部位处的油污。

2.3.2 定子机座各环板的焊接顺序见下图（以5 环为例）。参加焊接的合格焊工人数应等于机座的合缝数。焊接时，各焊工在同一环的各焊缝上同时对称进行。焊接前，应根据母材厚度对待焊部位进行预热，成立专门焊接监控小组，对焊接过程进行监测和记录，并根据焊接变形，及时调整焊接有关工艺参数等，各层环板的焊接顺序见下图：

2.3.3 按要求将焊接所用的焊条进行焊前烘烤，使用时应将待用焊条放入焊接保温桶内，焊接时随用随取。焊接完成后，对焊缝进行外观检查，将检查结果记录在验收表格中；对焊缝进行无损探伤检查，将检查结果记录在验收表格中。测量测圆架与定子机座下环板同心度、定子机座下环板水平、定子机座下环板上孔的分布半径都应符合图纸要求并将测量结果记录在验收表格中。

3 定位筋装焊

定位筋是铁片叠装的基础，定位筋安装成型后的尺寸（半径、垂直度、弦距、扭斜）直接影响最终铁片叠装成型的尺寸。考虑到缅甸道耶坎水电站的定子定位筋为“死筋”，焊接成型后，没有调节余量。定位筋在初期调整尺寸时，应该在焊接应力收缩的反方向留有余量。以消除焊接应力变形对定位筋尺寸的影响。同时也要挑选熟练焊工进行焊接操作，焊前应对焊工统一技术交底。使每一个焊工都清楚焊接顺序、焊接速度、焊道层数、电流参数。并在施焊过程中随时监测定位筋数据变化情况，根据数据及时调整焊接顺序。

3.1 定位筋装焊准备

3.1.1 对定子机座进行清扫，将清扫结果记录在验收表格中（也可在定位筋装焊完成后一并进行）。检查测量测圆架中心柱尺寸将测量结果记录在验收表格中。

3.1.2 按定位筋图的有关要求，在定位筋校直平台上对定位筋进行检查和校正。利用千斤顶将托板板固定在定子机座下环板上，注意保证中心线对齐。

3.1.3 根据定子铁心装配图将拖板焊接在定子机座下环板上，对焊缝进行外观检查，将检查结果记录在验收表格中；对焊缝进行无损探伤检查，将检查结果记录在验收表格中。

3.2 基准定位筋安装

3.2.1 为减少定位筋装焊的累积误差，根据图纸技术要求定位筋装焊采用多等分弦距法。

在定子下环板上确定出几根大等分筋的方位，选用几根直线度和扭曲度较好的筋作为大等分筋，并选用其中一根直线度和扭曲度最好的大等分筋作为基准筋。在基准筋上穿入托块，将基准筋吊放在定子机座上，各托块对应各层环板。按要求在基准筋背部与定位筋托块间垫入垫块，楔紧托块与定位筋。初步调整基准筋托块的径向与周向位置，并用工具将基准定位筋托块初步固定在定子机座环板上。

3.2.2 调整基准定位筋，使基准筋鸽尾中心线与定子下环板上划线之间的中心周向偏差一般不大于1mm，用中心测圆架以及悬挂钢琴线的方法测量并调整基准定位筋。基准定位筋的轴向及周向垂直度偏差一般不大于0.05mm；用中心测圆架测量基准定位筋在各托块处的内圆半径，其半径为达到图纸要求。基准定位筋调整合格后，利用制造厂所提供的专用工具将基准定位筋的托块固定在定子机座环板上。将调整后的结果记录在验收表格中。

3.2.3 按附图所示点焊顺序，将基准定位筋托块点焊到环板上，点焊焊缝长度约为10～15mm。点焊完成后，要求基准定位筋轴向及周向垂直度、半径、基准筋鸽尾中心线与定子下环板上划线之间的中心周向偏差符合图纸要求。将测量结果记录在验收表格中。定位筋托块点焊顺序见下图：

3.3 大等份定位筋的安装

3.3.1 基准定位筋检查合格后，根据基准定位筋的安装方法将大等分定位筋吊放在定子机座处。初步调整各大等份定位筋，使其鸽尾中心线与定子大齿压板上的位置中心线偏差不大于1mm。

3.3.2 用中心测圆架以及内径千分尺测量并调整第2 层环板位置处大等份定位筋的内径以其与基准定位筋的弦距。反复调整大等份定位筋，使其各定位筋的轴向及周向垂直度偏差、以基准定位筋为基准的相对半径、大等分点上相邻两定位筋同一横切面上的弦距偏差应尺寸都应符合图纸要求，并将检查测量结果记录在验收表格中。

3.3.3 检查第2 层环板位置大等份定位筋托块与其下层托块之间的接触面，间隙大于或等于0.50mm时，则必须进行加垫或修磨处理。合格后，利用制造厂所提供的专用工具将定位筋的托块固定在定子机座环板上。按上述2.3 所述方法，调整第其它几层环板位置处的大等份定位筋。

3.3.4 大等份定位筋调整合格后，按附图所示的定位筋点焊顺序，将各大等份定位筋上的托块沿径向从内向外对称点焊到定子机座每层环板上，其点焊焊缝的长度约为10～15mm。大等份定位筋点焊完成后，各定位筋轴向及周向垂直度均、定位筋鸽尾中心线与定子下齿压板上划线之间的中心周向偏差、以基准定位筋为基准的相对半径偏差、相邻两定位筋同一横切面上的弦距偏差应都应符合图纸要求，将其测量结果记录在验收表格中。

3.4 大等份区间的各定位筋的安装

3.4.1 装筋样板使用前，应用专用弦距校验块和高精度内径千分尺校验其分度弦距的准确性，装筋样板每使用一次，应上下相互交换，以消除累积误差。根据基准定位筋的安装方法将各定位筋吊放在定子机座处。

3.4.2 以各大等分定位筋为基准，利用装筋样板采用先单搭后双搭定位筋的方式安装调整每一大等份区内的所有定位筋。定位筋安装调整时，其装筋样板应分别安装在中部两层机座环板位置。调整时，每一大等份区内的同一高程位置的定子机座环板上的所有定位筋内径以及其相互间的弦距应一次调整完毕。

3.4.3 检查每一大等份区内定位筋托块与环板之间的接触面，间隙大于或等于0.50mm时，则必须加垫或修磨平整。每一大等份区内定位筋调整合格后，均应按附图所示的定位筋托块点焊顺序，及时将每一大等份区内的托块对称点焊到每层定子机座托块上，其点焊焊缝的长度约为10～15mm。托块对称点焊后，定位筋各项参数应符合图纸要求。

3.5 定位筋满焊

3.5.1 检查测量测圆架中心柱各项尺寸，托块焊接前，应利用双头千斤顶周向固定定位筋，将定位筋周向顶牢，检查相邻定位筋弦距偏差，然后进行施焊；托块每层焊缝焊后冷却至室温时方可拆除千斤顶。托块与其环板满焊时，其焊缝焊层如下图所示。

3.5.2 按照图纸要求焊接每个定位筋托块的同层焊缝。焊接时，应首先将定子机座第二层环板上的各托块同侧径向焊缝对称从内向外一次焊完，再焊接另一侧径向焊缝，最后焊接周向焊缝。定子机座第二层环板上的各托块同层焊缝焊完后，再按上述方法焊接其余环板上各托块的同层焊缝。焊接时，焊工可以在对称的几个工作面上同时施焊，相互间焊接速度应一致。

3.5.3 每一环层托块第一层径向焊缝全部焊完后，应检查每根定位筋的半径和相邻定位筋的弦距，观察变化的趋势，合格后方可继续焊接第二层。定位筋托块全部满焊结束后，在冷态下检查和测量定位筋各项尺寸符合图纸要求，并记录。然后全面清理整个定子后。

4 下压指安装

根据定子机座图，以焊接好的定位筋为基准，安装下压指定位装焊工具。将压指装入工具的槽内，用楔子楔紧。用测圆架检查并利用垫片调整单个压指的水平、单个下压指的倾斜应、下压指的半径符合图纸尺寸后对下压指进行点焊。全部压指安装点焊完成后，检查下压指全圆波浪度应、相临下压指高差应符合图纸要求后对下压指进行满焊，对焊缝进行外观检查，无损探伤检查，并将检查结果记录在验收表格中。全面清理整个定子后，对机座进行喷漆。

5 定子铁心叠装

定子铁芯叠装后的各控制参数直接影响后续工序的质量，定子铁芯圆度决定了空气间隙是否均匀，直接影响机组运行时的磁拉力平衡。定子铁芯内径尺寸，直接影响空气间隙的大小。所以在铁片叠装过程中，整形与尺寸控制显得尤为重要。

5.1 定子铁芯叠装准备

5.1.1 检查测量测圆架中心柱各项尺寸正式叠装前，应仔细检查铁芯冲片质量，对于缺角、有硬性折弯、冲片齿部或根部断裂、齿部槽尖角卷曲的以及表面绝缘漆脱落的冲片，应及时通知制造厂驻工地代表，由制造厂驻工地代表根据实际情况决定其处理方式。

5.1.2 根据图纸所标注的每段定子铁芯高度，初步计算出每段定子铁芯冲片的所需叠装层数，并按图纸要求分列出各类特殊的定子铁芯冲片的具体使用位置。定子铁心叠片的场地要求除定子机座焊接场地要求外，定子铁芯迭装配场地还应清洁、干净、布置整齐且通风良好，为满足这一要求，应采取必要的防尘措施。

5.2 定子铁心叠装

5.2.1 按定子铁心装配图有关要求，进行第1 段定子铁芯叠片。第1 段定子铁芯叠完后，应用整形棒进行定子铁芯整形。沿圆周均匀地塞入槽样棒，以固定定子冲片，每张冲片至少两根，同时，槽样棒应与槽样棒相间置入，注意槽样棒不应紧靠槽底放置。所叠装冲片应清洁，无油污与灰尘；有裂纹、漆膜不均等缺陷的冲片不得叠入。铁芯叠片时，定子冲片应紧靠定位筋。铁芯叠片过程中，可根据实际情况，利用补偿片来调整定子铁芯波浪度。其一般是在定子铁芯首次预压后，根据定子铁芯首次预压后铁芯波浪度以及铁芯齿部张度，在叠装后继铁芯段时，用补偿片进行相应位置处的定子铁芯波浪度以及铁芯齿涨调整。

5.2.2 每叠完一段铁芯时，应用专用工具沿定子铁芯圆周测量其铁芯段长，堆积过程中，应注意每段高度偏差的相互补偿。堆积过程中要随时用整形棒整形，但不允许用铁锤敲打铁芯和整形棒；每迭完一段，还要统一整形一次。随着堆积高度的增加，槽样棒应逐渐上移，以保证定子槽形的几何尺寸。各段定子铁芯的通风槽片的小工字钢，在高度方向应上下对齐，并防止通风槽片边缘突出定子铁芯槽内。每段定子铁芯叠装完成后，应按图纸叠装一层通风槽片。定位筋背后的垫块应在叠片过程中拔出。在铁芯叠装过程中，应将所叠冲片种类及其数量进行逐一记录，以便确定定子铁芯实际叠片总重量。

5.2.3 定子铁芯预压前，应测量、记录预压后的铁芯圆度、波浪度和轭部实际平均高度。预压结束再次进行冲片叠装时，应根据上述测量记录，用绝缘调整垫片进行定子铁芯波浪度调整，以保证定子铁芯最终压紧后的高度和波浪度。铁芯预压时应注意下列各项：⑴预压前必须将铁芯全部整形一次。⑵预压过程中，应以定子铁芯圆周方向上波浪度较大的位置为起点，进行多次对称压紧。⑶槽样棒不得露出铁芯。在压紧状态下，应测量定子铁芯轭部背部高度及槽底、槽口铁芯高度尺寸和定子铁芯的半径和圆周波浪度。压紧完成后，将定子铁心半径、波浪度、高差以及同一测点内外高差记录在验收表格中。

5.2.4 拆除定子铁芯预压工具，继续迭装冲片至完成。将上齿压板吊装就位，并按照图纸要求安装、并调整齿压板，使齿压板上螺孔与定子大齿压板螺孔同心，压指中心与铁芯齿部中心线偏差、上压板的水平、上压板的倾斜符合图纸要求，并将结果记录在验收表中。

5.2.5 最终压紧时，应尽可能保证上述零部件与拉紧螺杆同心。拔出全部槽样棒，用通槽棒对定子铁芯槽形进行逐槽检查，应全部通过。用力矩扳手检查最终压紧螺栓力矩检查结果记录验收表中；检查测量测圆架中心柱各项尺寸，全面检查并清扫整个定子铁芯，将清扫结果记录在验收表中。

6 定子铁损试验

缅甸道耶坎II 级水电站定子铁芯是由厚度0.5mm 硅钢片在现场叠装而成。铁芯硅钢片的制造或现场叠装过程中，可能存在片间绝缘损坏，从而造成片间短路。为了防止今后机组在运行中因片间短路引起局部过热，甚至威胁到机组的安全运行，在定子铁芯组装完成后，必须进行铁损试验，以检查铁芯片间绝缘是否良好，是否存在短路现象，压紧螺栓是否将铁片压紧。试验中，测量定子铁芯的总有功损耗及定子铁芯、机座、齿压板等各部位的温度，查找局部过热点，从而计算出铁芯的单位损耗及温升，发现可能存在的局部缺陷，综合判断定子铁芯的制造、安装质量是否符合设计要求。在热态下，按图纸扭力要求再次把紧铁芯。最后全面检查、清理整个定子铁芯装配。并将最终结果记录在验收表格中。

结束语

定子铁芯装配在水轮发电机组安装过程中尤为重要，铁芯成型的质量，直接影响到后续线棒安装，是定子卷线装配的基础。整个工艺流程必须严格按照我国水轮发电机组安装技术规范(GB8564-2003)中相应标准。而且严肃对待每个步骤的测量，且对测量数据要多次多人复核。每一个环节都不能松懈。以上流程适用于大部分立式混流机组，根据机型的不同，可增加减少其工艺流程环节。