大型同步调相机转子穿装专用工装的应用与分析

国网河南省电力公司检修公司 付文林 李 璐 兰 琦 彭 琪

调相机可有效解决特高压跨区直流输电和风光新能源大规模接入电网带来的无功电压稳定问题，300兆乏调相机具有大电网“稳定器”和“压舱石”的作用，可有效支撑特高压直流运行，对于更大规模吸纳外电和更大范围消纳清洁能源、加快推动能源转型发展具有重大意义，进一步提升区域电网的安全保障能力和资源优化配置能力。由于调相机在电网中的重要作用，对大型调相机的运维水平和检修效率提出了更高要求。

1 专用工装原理、设计及组装方案

1.1 专用工装原理

转子穿装时，不能直接接触定子外露的任何部分，否则会发生磕碰事故，因此保证转子穿装安全显得尤为重要。本文设计一种转子穿装专用工装，在调相机基础上安装定位锥套，其带有调整机构，可上下左右调整锥套，使其锥套与定子内腔保持一致（图1）。定位锥套内腔最小直径与定子内腔最小直径大小一样，锥套外锥度为60度，与内腔圆弧过度，定位锥套基体使用铝合金材质，内壁涂敷厚10毫米左右的硅橡胶，硅橡胶质地柔软耐冲击、韧性好，转子回装时不会碰伤转子。转子回装时定位锥套就相当于定子外腔室，能安全回装到锥套内就意味着转子能安全的回装到定子膛内。

此外，再设计一套激光测距控制系统，精确读出转子距离定子内腔的距离，为调整转子位置提供数字支持，保证转子回装过程万无一失，具体为在定位锥套端面（大锥面）安装2个激光传感器，转子回装时采集转子离定子距离并传到控制器，显示转子距定子内腔距离，不断的调整转子位置，使转子方向度数一致，然后将转子移动至锥套内，柔软的锥套内壁起到定位导向作用，即便与转子有小的摩擦、碰撞也不会损伤转子，可实现安全回穿转子。

1.2 专用工装设计研究

设计要求。该工装研究可分为三个部分：研究定位锥套材质及涂敷内壁柔性材料。锥套材质不能损伤转子，还要有一定的韧性和硬度，保证锥套本身不损伤；安装定位锥套时，需调整锥套内腔与定子内腔同轴，因此需研究定位锥套的调整机构；研究定位锥套的适合角度，通过试验最终确定锥度；研发激光测距控制系统，提高转子与定子内腔距离的测量精度。

工装结构。按照设计要求，转子穿装专用工装由锥套、硅橡胶涂敷层、调整机构组成，工装安装与定子前方基础上，通过调整机构达到与定子内腔同轴，定位锥套锥度为60度，最小内径与定子内径尺寸相同。传感器与定位锥套结合安装，成套工装如图2。

1.3 专用工装组装方案

锥套选材。选择铝合金铸造，有较好的机械强度，韧性好、表面软，与转子表面接触且不损坏转子，密度小、重量轻，便于安装与拆卸；锥套安装。根据调相机安装图，使用出线端轴承座安装孔位，把两个垫板安装在轴承座位置，再把定位锥套安装在垫板上，以定子内径精确定位，然后固定好4个M80×4螺栓即可使用；激光测距仪选择。转子与定子内径单边间隙有75毫米、间隙较大，所以激光测距的选择精度为毫米级的。转子与定子直径较大，因此选择测量行程0～1000毫米。工作现场有足够的空间且电磁环境复杂，为保障效果采用有线传输。

激光测距仪安装。上下左右90°位置各安装1个激光测距仪，分别采测出4个方向的位置数据，上传到专用控制显示器、显示读数。调整转子，显示读数一致时转子和定子中心重合，转子即可穿装；专用显示器解析检测到的光信息转换为位置距离数据，语音读出数据，提醒转子穿装人员把控定转子穿装间隙，专用控制显示器分辨率精确到1毫米。

2 基于专用工装穿装转子的技术措施及步骤

2.1 技术措施

行车吊着转子准备进出定子膛前，必须将转子中心与专用工装、定子膛的中心对正；转子进出定子膛时，在定子膛内有1名专人接送转子进出，在出线端有专人护稳转子，监护人须各就各位，在出线端与非出线端两侧通过透光法和激光测距监视定转子两侧上下左右四个方向的间隙，发现问题及时通过对讲机与施工起重指挥联系；轴颈托架须仔细沿轴向找正，否则若托板与定子铁芯不平行或托板歪斜，就有可能引起转子滚开托架而损伤铁芯；转子外圆始终应妥善保护，以防损伤和擦伤；穿转子过程中轴颈托架决不允许落在定子铁芯的端部。

整个穿转子过程，转子的推进速度不大于0.5米/分钟，在使用手拉葫芦拉转子时要由专人喊口号，保证拉转子的力量一致、均匀，并设专人负责检查转子应与定子轴向方向一致，严格使用工装使用要求，防止转子晃动与定子碰撞；整个穿转子过程中要用水平仪始终检查转子的水平情况，确保整个穿转子过程中转子水平，防止碰坏铁芯；整个穿转子由一人统一指挥，其他工作人员要服从统一指挥。发现问题，在紧急情况下膛内监视人员、指挥人员及设备监护人员有权直接发出穿转子技术停止指令，但只有总指挥一人有权发出穿转子行进指令。

2.2 基于工装的转子穿装步骤

穿装步骤基于调相机厂家图纸、转子穿装方法，工具器、注意事项和技术要求。使用大型同步调相机转子穿装专用工装，是在厂家的穿装方法步骤中加入专用工具的使用部分，具体步骤如下：

穿装步骤：在调相机基础底板安装定位锥套；定子内腔放橡胶垫、弧形滑板及涂抹润滑剂等，转子回装从定子出线端2.5米处开始进行。装非出线端吊攀。将穿转子拉力吊攀安装到转子盘车齿轮端面上；安装轴径托架，将轴颈托架安装到转子非出线端轴承挡上。装转子托架，将转子托架安装到出线端转子内油挡上，间隙均用橡胶板保护；移动定位锥套，把锥套支起约3毫米，把两个自制滚轮支在锥套底板上，推着锥套到定位安装点位置；转子一周均分安装四个激光测距仪，吊起转子，转子缓慢由转子穿装工装锥套进去定子膛；塞入托板，此时转子重量由轴颈托架转移到托板上，取出锥套，继续向非出线端牵引前进，转子重量由托板承载；吊起转子出线端，电动葫芦拉左端面，继续将转子拉进定子内腔。后续步骤和技术方法与调相机厂家的步骤一致，不再详述。

注意事项：锥套材质宜选铝合金，锥套设计原则尽量减轻重量，方便移动；安装锥套使用调相机基础出线端轴承座位置作为锥套固定点，先装2个垫板，再把锥套装到垫板上，保证锥套中心与定子膛中心高度一致；锥套定位方法：利用出线端轴承座定位销孔位置定位，保证锥套内孔与定子内孔同心；激光测距仪读数规则：测距仪在转子外径安装处数值设为0点，转子与定子同心时，上下左右4个测距读数一致，转子位置稍有偏离，读数随之变化。

3 基于专用工装穿装转子的安全措施及文明环保措施

3.1 安全组织措施

施工前组织施工人员进行安全、技术交底和施工方案的学习，明确吊装方法和程序；参加作业人员须经安全、技术交底，并签字完毕后方可进行施工作业；施工过程中应戴好安全帽；参加高空作业人员须身体检查合格，并扎好安全带；高空作业所带的工器具、材料应放在工具袋内并拴有安全绳，施工人员严禁往下抛工具和物件，做到文明施工；高空所用安全带应为高挂低用，上挂点必须牢固；吊装前要进行详细分工，行车司机应经验丰富、熟悉本机性能，明确设备重量、吊装位置、施工的方法和步骤并持证上岗。

吊装前会同质检、安检、起重、行车司机等有关人员对行车大钩、大钩定动滑轮、大钩抱闸、大钩减速机及大车相关部位全面检查，各方认可后吊装工作方可进行；吊装作业地点须设安全隔离区并由专人监护，无关人员不得在隔离区内逗留或观望；吊装过程由经验丰富人员统一指挥，指挥信号要清晰、准确、及时；吊装过程中吊物底下严禁站人和通过；穿转子人员应穿干净无钮扣连体工作服、软质胶底鞋，并有专人负责管理和检查；转子穿装过程要缓慢，防止碰撞及损伤定子线圈；吊装过程中行车须配备维保人员，应仔细监视行车的机械和电气设备（特别注意大钩抱闸）。

每台行车需配备两名司机，一人操作、一人监护；司机须熟悉掌握起重指挥信号并严格执行，信号不明不动作，决不可误操作；司机只能听从一个人的指挥信号，但紧急情况下任何人发出的停止信号都要服从；司机在起吊过程的每个动作前均要发出戒备信号；吊装时行车只能做单项动作，严禁同时进行两项及以上动作；施工人员要坚守工作岗位，分工明确、责任到人、各司其责，要密切配合、互通口讯，严禁吵闹和聊天，确保起吊工作的安全性；施工人员要正确使用各工器具、安全劳动防护用品，严守行业规范；选用经检查试验合格的起吊用具；调相机4.5米平台不锈钢栏杆锯除一个缺口用于后续抽转子使用，转子抽出后制作一个活络的栏杆。穿转子时栏杆缺口周边拉好安全围栏，专人看守。

3.2 文明施工措施

严格控制作业控制区人员出入，无关人员严禁进入；工器具清点领用，随机工器具应进行认真清理检查；现场时，小型材料、工具和劳保用品等存放于工具房，制作统一的材料标识，工器具、设备定置摆放整齐，统一制作各种警示标牌、操作规程，同时对机械所处的状态进行标识清楚；工具、材料、废料应放在不会给他人带来危险的地方，不能阻塞通道；不准在设备或墙上乱涂乱画；按指定地点存放垃圾或施工废料，及时清运垃圾。施工现场消灭五头（烟头、焊条头、砖头、铁丝头、木头）；接引电源工作须有监护人方可进行。严禁非电工人员拆装电气设备及电源。施工用电线路及电气设备的检修和恢复送电按停电作业有关规定执行，现场均应设标志牌；当转子在临时存放区域存放时应覆盖塑料布四周围上警戒线，并挂上“严禁碰撞”警示牌；作业面要做到工完、料净、场地清。

3.3 环境保护控制措施

施工现场照明充足，动力电源能满足施工需要；准备好起重设备、千斤顶、钢丝绳、力矩扳手等相应的起重、安装工器具等并检查完好摆放到指定地点；在用砂轮机、切割机、磨光机等工具时应充分考虑噪声污染、选择偏僻处和合理时段，施工人员应戴护目镜、口罩和耳塞；对设备进行检查和清洗过程中所产生的废油及油布等杂物要进行回收、定点存放，完工后及时外运到指定地点进行处理；进行火焊施工时应正确佩带劳动防护用品，选择密闭场所进行施焊；施工过程中使用的长条木和槽钢须进行回收，在以后施工过程中加以利用；在施工过程中使用各种化学物品或油时要正确佩带防护物品。要防止化学物品或油的泄漏和倾洒对大气、地面、土壤造成伤害；要不定时检查气带和气瓶以防止有害气体泄漏对大气造成污染；在机组未停运期间进入调相机房内需佩戴耳塞。

4 专用工装效果检验

在定子前选合适位置，在基础上固定锥套专用工装。定位锥套定位管轴一端穿进定子内腔，另一端穿进锥套内，调整机构、使锥套定位管轴能在定子和锥套内径自由进出时，说明锥套内腔与定子内腔已同轴，定位锥套位置调整完毕，将定位锥套固定，则说明专用工装已安装完好。将激光探头相对于定位管轴的距离设定为零，当转子回装时根据度数向零的方向调整。转子穿装工装安装完成，即可把定位锥套视为定子前端部分，调整回装转子位置，转子安全进入定位锥套内，按照转子穿装标准化检修方案，转子安全回装到定子内腔，顺利完成转子穿装工作。

目前国内外机构没有使用定位锥套工装穿装转子的相关研究，市场上也无同类产品和资料。此工装采用激光定位与定位锥套配合使用，找到了转子安全可靠的穿装方法，创新性的解决了大型同步调相机转子穿装安全性问题。