贯流式机组定子装配质量控制

2014-05-16郭勇

水电站机电技术 2014年2期

关键词：机座铁芯绕组

郭勇

（东芝水电设备（杭州）有限公司，浙江桐庐 311504）

贯流式机组定子装配质量控制

郭勇

（东芝水电设备（杭州）有限公司，浙江桐庐 311504）

结合湖北某项目6伊15MW的贯流式机组定子工厂制造、现场装配的质量控制过程，对定子装配的整体质量控制进行了总结，以此作为灯泡贯流式机组定子制作、装配、检验、质量管理的参考。

贯流机；定子装配；质量控制；试验

1 前言

水轮发电机定子是由定子机座、铁芯、线圈、汇流母线等组成。由于受到运输条件限制，也为了减少定子铁芯的变形，我公司在近几年承制的多个灯泡贯流式机组中，定子全部采用了分瓣式结构，均定为在现场组圆叠片后安装定子线圈。

定子是发电机部件中最重要的部件也是客户、监理重点监察的部件。定子在现场装配与在工厂内装配且整体发运相比，在装配环境上差别较大，因此在制造、检查和质量管理方面都存在着较大的难度，需要作为重点来控制。

本文结合湖北某机组6×15MW现场装配的质量控制和管理过程进行说明，希望能够对灯泡贯流式机组定子的制造、检验和质量管理提供一定的参考。

2 定子现场装配质量控制

定子现场组装与定子其它制作工序相比现场施工环境差、施工工序复杂、施工工期长、施工设施不配套、检查人员技能的综合性等也给定子现场装配质量管理控制带来了一定的难度，定子现场装配质量控制总体原则是控制每道工序以保证最终质量，以下就结合每道工序控制要点进行阐述和说明。

2.1 施工前技术准备

施工前的技术准备包括∶根据相关图纸技术标准编制检查要领书、试验要领书、验收要领书等。

此技术准备不仅是为最终现场定子组装过程质量控制要点提供依据，更重要的是可以体现出定子现场装配质量控制的具体实施方案，最终保证定子现场装配有序的进行，顺利通过验收，完成移交工作。

2.2 施工环境

装配场地环境的好坏直接影响到后序定子铁芯叠装和下线质量的好坏。

现场装配场地环境控制要领∶

1）合理选择施工时间段；现场搭建定子工作棚；地面进行光洁处理；安装除湿设备、加热设备、通风设备等措施保证定子装配场地温度、湿度、清洁度在技术要求范围之内。

2）实施工作场地确认制度，保证装配场地时刻保持清洁、干净、整齐、通透。

2.3 量器具准备

定子装配前量器具准备不仅是为了定子装配检验能够顺利进行，更是为了提早核对量器具自身，确保测量数据的准确性。

定子装配用到以下主要量器具∶中心测圆架、水平仪、方型水平仪、百分表、内径千分尺、弦距测量工具等。

所有量器具中，中心测圆架的调整及校核是最重要一项，其关系到铁芯最终叠装的质量，必须保证其水平度及垂直度≤0.02mm/m。

2.4 定子机座组合、焊接

定子机座组合焊接是定子组装起始工序，其质量控制好坏将直接关系到定子铁芯叠装质量，同样影响定子与中间环及内壳体的装配关系。

定子机座两瓣组合时重点控制措施如下∶

1）定子组合后圆度调整测量，定子上游测法兰整圆水平度调整测量。

2）控制中心测圆架与机座关系、保证定子法兰螺孔及法兰内圆与中心测圆架（铁芯中心）同轴度满足要求。

3）定子机座焊接方式、有效控制变形措施、焊缝是否符合要求。

2.5 双鸽尾筋安装

双鸽尾筋用于固定定子冲片，其安装质量将关系到定子铁芯是否能够顺利叠装（见图1）。

双鸽尾筋安装控制重点∶

1）对1号鸽尾筋进行调整测量保证其径向及周向垂直度，半径方向偏差均在标准要求范围内。

2）其它各筋托板焊接调整完成后以1号筋为基准，保证其径向及周向垂直度、半径方向偏差在标准要求范围内。

3）以1号筋为基准，调整控制各筋弦距在标准要求范围内。

4）各托板焊接完成后保证其与机座环板无间隙。

图1 双鸽尾筋调整

2.6 定子铁芯叠装

定子铁芯是定子的一个重要部件，它是磁路的主要组成部分并且用以固定绕组，在发电机运行时承受机械力、热应力、电磁力的综合作用。定子铁芯由定子冲片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧螺杆及固定片等装压而成，定子铁芯叠装控制重点∶

1）铁芯圆度测量按照从上至下三个断面进行，每个断面测量24个点，各点圆度的半径偏差控制在标准范围内。

2）铁芯高度测量按照圆周方向均布24个点进行，高度偏差控制在标准要求范围内。

3）铁芯上端槽口轭部波浪度控制在标准要求范围内。

4）铁芯预紧情况，利用扭矩扳手测量拉紧螺杆预紧力。

5）检查铁芯各层通风沟高度尺寸。

6）利用通槽棒对冲片叠压后槽型检查。

7）检查铁芯通风沟及上下端处是否清洁。

2.7 铁损试验

定子铁损试验是利用专用的的励磁线圈，在铁芯内部造成交变的磁通（接近饱和状态），使铁芯产生涡流损耗，温度升高，并用温度计测量出铁芯各处温升；同时利用瓦特表测量励磁损耗，计算出铁芯单位重量的损耗。根据上述两项判定铁芯是否合格。

铁损试验交接验收标准∶

1）90 min的试验中，铁芯各部的最高温升不超过25℃，相互间最大温差不超过15℃。

2）单位铁损符合合同要求。

3）机座与铁芯各机械部位例如∶机座环板、筋板焊缝、定位筋焊缝、拉紧螺杆、上下齿压板、通风沟校工字钢等无异常现象。

4）复查机座水平和测量定子铁芯高程。

2.8 定子线圈嵌装和汇流母线安装

定子线圈嵌装和汇流母线安装是定子装配中重要工序，更是对施工场地要求最高的工序。

定子线圈嵌装和汇流母线安装控制要点∶

1）施工场地∶按照技术要求做好相关防潮、防尘、保温、充足照明、通风等措施保证施工环境，操作人员每天对施工环境进行登记确认。

2）槽楔∶铁芯上下端两根槽楔应无空隙，其余各槽楔有空隙长度不应超过槽楔长度的1/3；槽楔上的通风沟与铁芯通风沟的中心对齐，偏差不大于3mm；槽楔不破损，槽楔整齐紧凑，紧度符合要求，铁芯处应无毛边和翘曲现象;槽楔表面不得高于铁芯内园，槽楔伸出铁芯槽口的长度不大于设计值，相互高差不大于5mm。

3）焊头∶线棒焊接接头处无毛刺、外观检查整齐、光滑、焊料填充饱满，接头高低不大于5mm，线棒应紧固无松动现象。

4）绝缘盒∶绝缘盒相互高差基本一致；接头四周与绝缘盒间隙均匀；绝缘盒灌胶饱满，无开裂现象。

5）绑扎∶各处绑扎整齐严实，打结处不出现在铁芯内园处。

6）汇流母线∶焊接接头处无毛刺、外观检查整齐、光滑、无气孔夹渣、焊料填充饱满，接头高低不大于5mm。

7）测温元件∶测量其绝缘电阻及电阻值。

8）干燥∶干燥升温速度，干燥保温温度及时间，降温速度应符合要求。

2.9 定子试验

定子试验是为了检查定子绕阻各处焊头质量及线圈绝缘性能。发电机运行的可靠性及寿命很大程度上取决于定子线圈的绝缘。

定子线圈目前基本都采用环氧粉云母绝缘。定子线圈绝缘性能主要包括发电机所需耐热等级、足够的耐电强度、优良的机械性能、抗电晕腐蚀能力。

定子试验控制要领∶

1）定子绕组上、下层嵌装完成后分别试验∶用2500V兆欧表测定线圈绝缘电阻，2.5U+2.0电压进行交流耐压试验1min判定定子线圈安装过程绝缘性能是否良好。

2）定子绕组绝缘电阻、吸收比和极化指数测量∶它是表征绝缘特性基本参数性能之一，也是最简便最常用的非破坏性试验方法。定子整体耐压前后用整流式兆欧表测量线圈绝缘电阻确定R60″/R15″≥1.6、各相电阻不平衡系数不应大于2，判断定子干燥是否符合要求，定子绕组各相绝缘是否有大缺陷。

3）定子绕组直流电阻∶定子绕组焊头完成后通以直流电测量其电阻，根据测量确定各相、各分支的直流电阻，相互间差别不应大于最小值的2%，判定焊头是否有质量问题。

4）定子绕组直流耐压及泄漏试验∶直流耐压试验是用较高的直流电压来测量绝缘电阻，同时在升压过程中监视泄漏电流变化情况，这不仅可从电压与电流关系中判定绝缘情况，有助于及时发现绝缘缺陷，而且由于试验电压比较高比起用兆欧表更容易发现一些非贯通的集中性缺陷。试验时依次0.8Un、1.0Un、1.5Un、2.0Un、2.5Un、3.0Un 电压各1min记录泄漏电流，确定泄漏电流不随时间延长而增大；在各电压值下，各相泄漏电流的差别不应大于最小值的50%判定定子绕组绝缘是否受潮或不干净、是否有贯穿性缺陷、高组性缺陷等。

5）定子绕组交流耐压试验∶交流耐压的优点是试验电压与工作电压的波形、频率一致，作用于绝缘内部的电压分布及击穿性与发电机运行状态相同，所以交流耐压试验对发电机主绝缘的考验更接近运行状态，通过该试验可以检验出绝缘在工作状态下薄弱点。试验时定子绕组通以2.0Un+3kV电压确定端部无明显的金黄色亮点盒连续晕带判定绕组绝缘是否良好。

3 定子验收

湖北某机组定子合同要求为工厂内装配完成后整体发往工地，但受到运输及保护困难等各方面因素影响，最终与业主商定定子现场装配。对于定子质量检查验收也就带来了很大的难度，定子装配过程涉及到焊接、钳工装配、电气装配、工作交接等多方面质量检验管理问题，对以上各方面的工作，全部可以胜任的很难派出合适的人选，而派遣多人到现场负责检查又造成人员安排不合理影响公司内部生产。

针对以上问题，采取了提前培训操作人员自检能力，并且考核颁发相关资格证，委托其替代执行相关工序检验验收工作的措施，而两个重要阶段定子铁芯叠装完成后及定子下线完成后派专人到现场进行检验验收工作，采取以上措施后不仅在公司制作任务繁重、检查人员紧张状况下能使定子装配质量得到有效控制，而且更得到了客户及监理的一致认可。