巨型水轮发电机两段式转子磁轭叠装工艺

2012-05-03宋佳音马永良

上海大中型电机 2012年2期

宋佳音，马永良

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

锦屏Ⅰ级650 MW空冷水轮发电机采用转子磁轭分段式结构。转子支架为无风扇的斜立筋圆盘式结构，至中心尺寸为4745 mm，共有4个外环组件，21个主副立筋。转子磁轭分上下两段结构，中部用撑块将磁轭分成上下段。各段磁轭高度为1684 mm，磁轭总高度为3440 mm，磁轭内外圆半径分别为4750 mm及5630 mm。各段磁轭均有462个M42拉紧螺杆。拉紧螺杆上端为圆螺母把紧，下端为普通六角螺母把紧。第一段磁轭上端伸出螺杆与第二段磁轭下端伸出螺杆位置相互对应并点焊。磁轭与转子支架之间采用径向键固定的结构，使磁轭与支架径向胀紧，产生很大的径向配合力，避免使整个转子磁轭运行后重心偏移而产生振动[1]。磁轭段之间靠21对加强键进行强度加强。

1 两段式磁轭叠装工艺

1.1 超长磁轭键安装工艺

磁轭凸键长(3470±1)mm，其两侧斜面分别与1对磁轭副键配对安装，最大斜面截面宽度84.7 mm，最小斜面截面宽度50 mm。按转子支架焊接的实际周长等分安装并调整磁轭凸键，用测圆架和框式水平仪调整其半径、垂直度在0.20 mm范围内，弦距等分，并用C型夹和钢丝分4等分高度位置(860，1720，2580，3440 mm)固定在支架上。下方用千斤顶进行支撑。上、下段磁轭分别叠片至预压高度后，依次取掉固定工具，并用测圆架及水平仪再次进行检测，保证磁轭凸键的中心线与键槽中心线重合。

在磁轭热打键过程中，按图纸要求的紧量将磁轭加热到计算温度。加热温度均匀，缓慢升温，每30 min记录1次温度并检查副立筋槽底和磁轭凸键之间的间隙。由于磁轭分为上、下两段且长度较长，当吊出磁轭凸键加垫时会产生一定的变形。为防止这种变形，吊出磁轭凸键，按图纸将垫片搭焊在磁轭凸键下端，随磁轭凸键一起装入副立筋键槽与磁轭铁心键槽之间，并用副键临时固定。待确认磁轭凸键和垫片全部到底后，停止加热，对磁轭进行降温冷却。降温冷却过程中，磁轭上下内外的温差不得大于10℃，以免磁轭收缩不均匀而产生变形。冷却到环境温度后，拆除加热设备。

1.2 磁轭叠片工艺

上下段磁轭叠装要求内外圆直径在设计的公差范围内，既要保证磁轭的圆度及垂直度，又要保证磁轭冲片在叠片过程中不发生径向和周向串动，使磁轭内外圆在同一高度方向上的平面度相同，减少因摩擦力、变形及操作人员安装过程中带来的有害影响。因此，合理的定位方式和叠片方式将满足安装要求。

1.2.1 磁轭叠片定位方式

上、下段磁轭叠片将采用内外圆同时定位方式(如图1所示)。第一段磁轭叠片时冲片之间采用部分拉紧螺杆和长、短定位销定位。磁轭外圆鸽尾槽内从下到上装有168个鸽尾定位工具。内圆由定位整形叠片键(临时叠片键)与磁轭凸键相配合的方式定位，使磁轭叠装过程中磁轭冲片内径的周向不偏移和歪斜，降低磁轭压紧后同一平面的波浪度，保证磁轭的径向高差不大于1.5 mm。定位整形叠片键是按磁轭副键的长度及截面尺寸分成若干个小段。为兼顾叠片的连续性及垂直度，前后小段处设有过渡段尺寸，并且每小段叠片键配有把手，方便取出和整形冲片使用。而第二段磁轭整圆叠片至9层时需要安装全部拉紧螺杆，内圆由磁轭凸键、临时叠片键及加强键定位，外圆由鸽尾定位工具定位、整形、导向。

图1 磁轭叠片定位过程

1.2.2 磁轭冲片叠片方式

第一段磁轭采用的叠片方式是冲片为6张片叠为1层。顺序为1，2层错开一个极距;第2，3层错开一个极距;第3，4层反向错开一个极距;第4，5层错开一个极距，以此类推向上叠片至第一段磁轭叠装结束。第二段磁轭采用的叠片方式是冲片9张片叠为1层，共叠3层，顺序为1，2层错开一个极距;第2，3层错开一个极距;叠片至第4层时按冲片为6张片叠一层，顺序为第3，4层反向错开一个极距;第4，5层错开一个极距;以此类推向上叠片至第二段磁轭叠装结束。这样的叠片方式叠片效率高，可降低每层冲片间缝隙的累加，从而保证良好的磁轭整体性及较小的断面应力。

1.3 磁轭段间安装与对接工艺

磁轭段间的安装与对接对于第二段磁轭的叠装有着重要作用，也是保证整个磁轭装配的重要环节。为此，段间的调平、支撑是两段式磁轭装配不可缺少的组成部分。

1.3.1 段间调平

按图纸要求，第一段磁轭安装结束后，拉紧螺杆顶端突出螺母小于2 mm，以便于第二段磁轭螺母位置的对接及安装。在第一段磁轭的上磁轭压板上放置42个撑块，利用配加工撑块的方法对第二段磁轭的下磁轭压板进行调平(如图2所示)。通过试装撑块，测量其顶面来计算配刨量，要求撑块的径向高差不大于0.5 mm，且所有撑块的波浪度在2 mm以内，任意撑块同周向相临撑块的高差不大于0.5 mm。

图2 用撑块调平上磁轭压板水平

1.3.2 段间支撑

通过在第一段磁轭顶部均布28对楔铁来提供第二段磁轭下端螺母的安装和焊接空间，也为第二段磁轭叠装提供支撑和调整作用。楔铁的可调整高度为130 mm以便于第二段磁轭叠装后点焊下方压紧螺母。在安装过程中，调整并测量楔铁顶面的波浪度和相邻高差，要求径向楔铁的高差不大于1 mm，所有楔铁的波浪度在2 mm以内，任意楔铁同周向相临楔铁的高差不大于0.5 mm。磁轭段间临时安装21对加强键(加强键深入第一段磁轭长度约400 mm)，以便于第二段磁轭叠装。

1.4 磁轭段间起落工艺

待两段磁轭装压结束后，为了取出事前放置在磁轭段间的支撑工具(楔铁)而不影响两段磁轭的整体形位公差要求，首次采取将第二段磁轭整体抬起下落的方式。这一方法是在第一段磁轭每隔1个磁极的鸽尾下方放置1个千斤顶，整圆均布28个千斤顶，即每个千斤顶的支撑重量为第二段磁轭总重量的1/29。为了方便、准确、匀速地将第二段磁轭抬起到指定位置，我们采用便携式千斤顶。且每个千斤顶上放置1根φ60 mm×10 mm，长度1979 mm的支撑杆，为了保证支撑杆有足够的支撑强度，我们经过计算后采用冷拔钢管的材料。操作前在支撑杆两端各放1块垫板，其中一块垫板支撑在第二大段磁轭下压板鸽尾处，垫板的大小正好可以阻挡鸽尾槽。要求每个千斤顶的活塞上标出行程，以便于第二段磁轭下放。操作过程中所有千斤顶同时逐步用力将第二大段磁轭向上顶起，使第二大段磁轭与楔铁之间有均匀的1 mm左右间隙时，将楔铁取出。当所有千斤顶活塞同时降落时，每落下5 mm应暂停，在确定所有千斤顶活塞均已降落5 mm后，才能再次下落，直至第二大段磁轭落至撑块上为止。