浅析某水电站转子磁轭高度缩短

【摘要】本文针对某水电站机组过速试验后，转子磁轭高度缩短现象并结合电站现场磁轭装配工艺进行剖析。

【关键词】磁轭高度；缩短；压紧；拉伸值

一、概述

某水电站在2#机组试运行期间，机组过速试验完成后，在机组消缺期间，现场检查人员发现磁轭挡块与转子磁轭副立筋间存在2-4mm的间隙，现场进行测量发现，磁轭高度与安装后的高度相比较明显缩短，（如下图所示）

该电站共8台机组，发电机转子由转子中心体，支架，转子磁轭，转子磁极以及转子引线构成。其中转子中心体为无轴式结构，转子支架为圆盘式斜立筋结构，6瓣18根斜立筋，在工地到货后与中心体组装焊接，主立筋背后为副立筋结构，在工地进行加工安装焊接。转子磁轭现场由4mm磁轭冲片叠装而成，高度为3390mm。叠装完成后进行磁极挂装以及附件安装，转子组装完成后，重量约为963t.

二、原因分析

该水电站磁轭叠装过程中分7次压紧（如下图所示），每段压紧约500mm高，前4次采用临时压紧螺杆压紧，压紧工具为风动扳手。后3次压紧采用永久螺杆压紧，压紧工具为液压拉伸器。最终采用432根M36永久螺杆分布整个磁轭进行最终压紧，螺杆拉伸值为5.9±0.4mm，压紧力约为115MP，磁轭叠装完成进行现场热套，设计紧量为3.5mm。

根据前4台机的记录，观察，分析，笔者认为造成磁轭下沉原因可能有以下几方面原因：

1.磁轭永久螺杆偏小。磁轭最终采用长度为3565mm M36的永久螺杆贯穿于上压板与下压板之间。由于压紧螺杆為M36大小，在使用液压拉伸器对永久螺杆进行压紧过程中，一部分压力将磁轭铁片间互相压紧，一部分作用力转化为磁轭永久螺杆的拉伸值。在安装现场我们发现，当压力在90MP以前，液压拉伸器的压力主要集中在将磁轭铁片压紧，当压力在90MP以后，液压拉伸器的压力主要转化为永久螺杆的拉伸值。使用M36的永久螺杆在压紧过程中，当液压拉伸器达到90MP以后，其输出的压力集中在螺杆的拉伸值上，而不是将磁轭铁片间进行压紧。笔者认为，该水电站转子磁轭压紧采用M36的螺杆过小，磁轭虽然达到其规定的拉伸值，但其压紧力矩不能满足磁轭3390mm高度的压紧要求，笔者认为这是导致磁轭高度缩短的主要原因。

2.磁轭过程压紧工具输出力矩不均匀。由于前4次压紧工具均采用风动扳手进行压紧，风动扳手输出的力矩作用在磁轭上不均匀且输出的力矩不稳定，约为2000N.M。随着磁轭高度的不断增高，从第一次压紧500mm至第四次压紧2000mm，风动扳手输出力矩相对过小，压紧力矩不足以造成磁轭完全压紧，未起到应有的作用。笔者认为压紧工具这是造成磁轭下沉的间接原因。

3.磁轭压紧后，拆除工装后高度反弹明显，压紧效果差。磁轭压紧过程中，分别在每一次压紧前，现场测量记录每次压紧测量前的高度，然后采用压紧工具进行压紧后，测量记录其压紧中的测量数据，静置4小时后，通过压紧工具将压紧螺母全部松掉，拆除其压紧工装后，测量并记录其高度，现场发现其拆除工装后的高度恢复压紧前高度。笔者认为在磁轭压紧过程中，磁轭未采用任何工具对高度进行固定，导致磁轭高度明显反弹，这是造成磁轭下沉的间接原因。

4.在过速试验期间磁轭键与副立筋径向分离。通过对4#机组转子磁轭高度不同阶段（热套前、后，转子吊装前，机组过速前、后）进行测量发现，磁轭高度缩短想象主要发生在机组过速试验期间。试验期间完成后，对转子磁轭永久螺母通过拉伸器现场检查，未发现螺母有任何松动。笔者认为，磁轭在机组过速试验期间，转子磁轭连同磁极产生巨大离心力，使转子副立筋与磁轭键径向分离，且不可恢复。该因素是产生磁轭高度缩短的直接原因。

三、总结

在该水电站机组过速后转子磁轭高度出现缩短原因后，笔者有以下几点启示：

1.在转子磁轭现场叠装过程中，应加强对磁轭压紧过程的监测以及对压紧过程的质量管理，严格按照施工工艺进行现场施工。

2.对于大中型水电站，磁轭高度在3000mm以上，个人认为磁轭压紧设计应采用2段永久螺杆进行分段压紧，采用的永久螺杆至少为M42，避免出现磁轭在压紧过程未完全压紧想象出现。

3.在磁轭压紧过程设计中，应设计可靠、安全的工装设计对磁轭压紧后进行加固处理，尽量减少磁轭高度反弹。

参考文献

[1]大电机技术

[2]付云出，王启茂等.水轮发电机转子现场装配工艺导则 DL/T 5230-2009

作者简介

周超（1987—），男，助理工程师，从事大型水电站水轮发电机安装。籍贯：陕西西安。