可逆式水泵水轮发电机组转子组装工艺

冯晓立，杨绍爱

（1.中国水利水电建设工程咨询西北公司，陕西 西安 710065；2.湖北白莲河抽水蓄能有限公司，湖北 罗田 438600）

白莲河抽水蓄能电站装有4台单级混流可逆式水泵水轮发电机组，单机出力为300 MW，总装机容量为1 200 MW。水轮机工况额定出力为306 MW，额定净水头195.00 m，额定转速250 r/min。发电电动机为立轴、半伞、空冷可逆式同步发电电动机，发电工况额定容量334 MVA，电动机工况额定容量325 MW，额定电压15.75±6.5%kV。

1 主要技术参数及组装流程

主要技术参数：①转子中心体外形尺寸5 150 mm×2 927 mm；②磁轭半径3 372.6 mm；③磁轭高度2 718 mm；④转子外径3 720 mm；⑤转子键槽板垂直度≤0.05 mm/m；⑥转子水平度0.02 mm/m；⑦磁轭压紧系数不小于0.99；⑧测圆架与中心体同心度0.05 mm；⑨铁心波浪度≤8 mm。

可逆式水泵水轮发电机转子组装流程见图1。

2 组装工艺

2.1 准备工作

图1 组装流程

（1）工程技术人员 （承包商及监理工程师）、施工作业人员仔细阅读图纸、施工方案，熟悉相关安装程序、技术标准以及图纸的细节、注意事项和其他工程转子组装过程中常遇到的问题，以提高工艺水平。

（2）制作磁轭冲片工作平台及转子磁轭热套保温棚支架，设置专门场地，对磁轭冲片进行清洗、称重、分类。准备常用工器具、测量工具、液压拉伸和力矩扳手等。

（3）根据设计图纸，在转子安装工位预埋转子中心体的基础板及转子磁轭的支撑基础板。安装并调整中心体支墩的水平度 （0.02 mm/m）和高程，在满足设计图纸要求后，将支墩固定在基础板上。

2.2 中心体及测圆架安装

2.2.1 中心体

（1）将安装间预埋件的转子基础板清理干净，检查其混凝土浇筑的密实度。

（2）清理转子中心体，确保各加工接触面无毛刺，并检查2个法兰之间的距离、止口高度、外径等主要外形尺寸及配合尺寸。

（3）将转子中心体下法兰面清理干净并放置在支墩上，调整其水平度在0.02mm/m范围内。

2.2.2 测圆架

（1）在调整好中心体的基础上，将测圆架中心柱吊入转子中心体，以法兰面止口为基准，调整中心柱垂直度及中心点。

（2）挂装前后支臂，装好其他附件。调整前后支臂平衡，重新检查上述测圆架的数据，用百分表检查测圆架在某一定点旋转一周后的数据 （0.02 mm），若有偏差，可调整中心支柱的顶丝，使其满足工艺要求。

（3）测圆架精度调整后，检查键槽板中心、水平及垂直度。采用 “耳机钢琴线电测法”测量立筋、磁轭及磁极外圆等圆度和直径。

2.3 磁轭键安装

（1）将键槽内清理干净，并对M12的丝扣孔进行清理，检查其丝扣应完好。

（2）用水准仪测量挂钩平面与中心体下法兰高差，各挂钩之间相互高差不大于1 mm。

（3）清理3 mm垫片、主键，并在水平状态下，测量键槽板宽、槽深，并做好记录。按照键槽板的编号配键，涂上润滑脂。

（4）用M12螺栓调整3 mm垫片，使垫片与主键、键槽板连成整体，调整主键半径和垂直度，偏差不得大于0.02 mm/m。

（5）挂装其他主键，以调整好的一根主键为基准调整其他主键。12根主键弦距要均匀。主键验收合格后，拧紧固定螺栓。

2.4 磁轭下压板

（1）按图纸要求，在基础板上沿圆周方向布置80只转子磁轭调整支撑的千斤顶和48只定位销支撑的方木，放置位置要保证其空隙能够穿入压紧螺栓的螺帽。

（2）清洗、检查磁轭下压板，修磨毛边及毛刺，通过千斤顶调整下压板的高度和水平度，使下压板与挂钩的高差及水平度符合要求。

（3）调整下压板水平，压板外沿略高于内沿0.3～0.5 mm，用0.1 mm塞尺检查，确保压板与挂钩无间隙。

（4）试叠4～5层磁轭冲片，冲片以磁轭键定位；调整磁极挂装槽中心与磁轭键中心一致；调整下压板，使下压板与立筋中心位置一致；挂钢琴线将磁极位置用钢字码标识在磁轭下压板上，定位磁轭下压板。

2.5 磁轭叠装

2.5.1 磁轭冲片清扫、称重及分类

（1）将磁轭冲片放在支架上，用磨光机打磨叠片螺栓孔周围的毛刺，用汽油抹布擦洗干净，并将叠片翻身。用同样的方法除去另一面的锈污和毛刺。

（2）用干净的布将磁轭冲片正、反面擦干。

（3）检测磁轭冲片厚度，每箱测量10片，每片测量10个点，将其平均值作为一箱磁轭冲片的平均厚度；对磁轭冲片进行称重，做好记录；将称好的磁轭冲片分类堆放，并挂牌标识。

（4）根据冲片的厚度、重量及转子装配图，计算并列出磁轭堆叠配重表。

2.5.2 磁轭叠装

（1）按照磁轭冲片堆积图进行叠片。每层8张磁轭冲片，叠片5～10层，将叠片销插入孔中，每张磁轭冲片中插入6个叠片定位销，销钉下端用木方支撑牢固。检查下压板的径向水平度不大于0.5 mm，轴向波浪度不大于2 mm。在叠片过程中不断地用塑料锤或木锤对冲片进行整形，沿径向敲击，确保冲片与主键无间隙。随时检测叠片的外圆半径、同心度和水平度，必要时，可以借助调整垫片来调整叠片的内外高差和圆周的水平。

（2）磁轭压紧螺杆共有 3 081、2 963 mm和2 959 mm 3种长度。按照图纸位置安装，将螺杆下部尺寸调整好，并按照要求点焊螺母 （螺杆垂直度必须保证）。

（3）叠装至图纸要求高度时要对磁轭进行压紧，共分6次，压紧高度分别是472、922、1 372、1 822、2 272 mm和2 718 mm。压紧时，先安装支撑管，再叠4层废片。用4台风动扳手对称、均匀、同步地紧固，径向按中、内、外圈的顺序压紧，检查压紧后磁轭高度，确定下次补偿片的添加方案。前5次预压紧量与最终压紧量相同，采用风动扳手压紧，力矩扳手检查确认，最终压紧高度为2 718 mm。压紧时先用风动扳手打紧，再用力矩扳手拧紧，螺栓预紧力2 100 N·m，伸长值为2.7～3.2 mm。

2.6 磁轭热套

（1）根据磁轭圆度测量记录及叠片过程中磁轭键调整垫片厚度，计算出永久磁轭键调整垫片厚度，设计值为4.6 mm。垫片厚度核实后，用无飞溅氩弧焊分段焊牢，完成后将垫片下端打磨。

（2）利用预先准备的磁轭热套保温棚支架搭设保温防护棚，利用交变磁通使磁轭发热的方法进行加热。根据厂家要求，磁轭与中心体之间保持70℃温差。

（3）加热到设计膨胀量时，检查键槽板与主键之间的间隙，间隙值比实际加垫厚度大0.5～1 mm时方可加垫。同时，对称放入12根垫片，并检查确认所加垫片。

（4）磁轭冷却至温室后，拆除保温棚与加热设备，再对叠压系数、圆度、半径、波浪度等技术指标进行全面检查，使之满足设计要求。最后，彻底清扫转子上的焊渣、灰尘等。

（5）磁轭锁定板安装。测量磁轭上压板表面至立筋水平槽上表面的距离，编号后记录；按测量的数值选配锁定板和垫片，间隙控制在0.5 mm以内。

2.7 磁极挂装

（1）清扫磁极并测量单个磁极的直流电阻。电阻符合设计要求后，进行交流耐压、直流阻抗和交流阻抗试验。试验合格后，进行磁极挂装。

（2）按照厂家编制的配重编号，确定与转子磁轭的对应位置。根据磁轭外圆确定磁极垫条厚度，磁轭外圆大的位置应选择厚的磁极垫条。划出每个磁极的铁芯中心线，用红漆做出明显标记。

（3）用厂家提供的磁极专用吊具和厂房桥机逐个挂装磁极。在挂装过程中，用水准仪测量调整磁极安装高度，确保磁极中心挂装高程偏差不得大于±2 mm。挂装时应对称进行。

（4）测量磁极的外圆同心度，各半径与平均半径之差不大于设计空气间隙的±3%。

2.8 其他部件安装

（1）磁极外径检查合格后，安装磁极连接片和阻尼环连接片，确保阻尼环拉杆与磁极之间有5 mm的安全距离。

（2）安装转子引线，使其固定在转子支架上。

2.9 转子绕组电气试验

根据国标要求，磁极挂装后应该进行绝缘电阻、交流阻抗及耐压试验。最后，对转子整体进行彻底清扫，按照厂家要求进行喷漆防腐。

3 结 语

发电电动机转子是水轮发电机组的关键部件，对整个机组的安全可靠运行至关重要。转子磁轭在运行过程中由于受到强大的离心力作用，可能会产生磁轭径向变形，使磁轭与中心体发生径向分离。因此，转子在组装过程中质量控制尤为重要。白莲河抽水蓄能电站水轮发电机组在转子组装过程中，施工单位克服了转子组装和施工条件等诸多困难，重点对转子圆度和半径测量、热套磁轭等关键工艺进行了严格的质量控制。经过两年多的运行，包括1号国产机组在内的整体机组运行状态良好，可为以后同类机型的转子组装提供参考。

［1］ DLT 5230—2009 水轮发电机转子现场装配工艺导则［S］.

［2］ GB/T 8564—2003 水轮发电机组安装技术规范［S］.