氢内冷300MW汽轮发电机绕线式转子线圈制造技术研究

孙朋伟　程悦

【摘要】氢内冷300MW汽轮发电机组是哈尔滨电机厂有限责任公司引进西屋技术并国产化制造的机组，是哈尔滨电机厂有限责任公司主导产品。由于技术引进时间较早，当时制造装备及工艺相对落后，产品制造瓶颈工序只能通过原始的复杂方法加工解决，效率低下，材料浪费严重。随着先进制造装备引进及工艺技术水平提高，该类型机组转子线圈由组合焊接结构优化为绕线式结构，本文简要叙述了氢内冷300MW汽轮发电机绕线式转子线圈制造的全部工艺过程。

【关键词】扁弯；成型

1、引言

氢内冷绕线式300MW转子线圈结构是由一根直线铜线在两端部扁绕90度成“C”型，在下入转子槽内时再由两个“C”型线圈以“V”形接头形式焊接成整体。但300MW转子线圈线规截面积尺寸较以往绕线式结构的线圈截面积都大，故在制造加工过程中存在如下难点：端部90度扁绕，内R增厚尺寸的控制问题。RJ-390绕线机的各种压力参数调整问题。端部成型转角形状如何保持一致。端部反弹如何控制。

2、结构简介

氢内冷绕线式300MW转子线圈采用氢内冷冷却的方式，转子有32个槽，每槽内1#线圈有14股铜线、2#～9#线圈各有18股铜线。每股铜线在本体内有两排通风孔。直线两端各有一长凹槽，每两股铜线为一匝，一匝的两股铜线上的凹槽对合，形成一个闭合槽，与端部相应匝的闭合槽构成转子端部通风直槽。每匝铜线的上表面粘0.5mm厚层压玻璃布板绝缘垫条。单极内各号线圈之间通过带“V”型接头的连接板连接，两个极内的最大号线圈通过极间连接线连接。组合焊接式300MW转子线圈是由直线部分、转角部分、端部部分分别加工，然后由中频焊接而成。（具体结构见图1所示）这种结构方式的线圈加工周期长，工序复杂氢内冷绕线式300MW转子线圈结构是由一根直线铜线在两端部扁绕90度成“C”型，在下入转子槽内时再由两个“C”型线圈以“V”形接头形式焊接成整体。这种结构的转子线圈，无需定制厚于设计尺寸的转角部分铜线，然后在将手工绕制产生的增厚部分加工掉，降低了成本。减少了人员和设备需求量，降低了劳动强度。

3、主要工艺流程

挑料→组合划线、打标记→分匝划线→铣制通风孔→铣通风直槽→铣90°通风槽→顶匝倒角→直线砂光→端部退火→端部扁绕90°→端部二次退火→端部砂光→端部成型→铣端部鱼尾接头→粘、烘匝间绝缘→匝间绝缘清理

4、重点研究内容

4.1端部90°扁绕

新引进的专用绕线设备RJ-390绕线机，是一种制造转子线圈的非标绕线设备，在绕制不同产品时需根据线规截面尺寸，提制挤压块、上压垫块、顶块等配套工具，调试各种压力参数。根据氢内冷绕线式300MW转子线圈设计参数，设计RJ-390绕线机挤压块、上压垫块、顶块等工具。在这之前已使用绕线机绕制了60MW、200MW汽轮发电机转子线圈，各种参数均符合图纸要求。但铜排的截面尺寸仅为5mm×36.6mm和5mm×28mm，而300MW汽轮发电机转子线圈的线规截面尺寸为5.9mm×34.2mm比其要大一些，且300MW图纸要求线圈绕制圆弧处，铜线内R至铜线宽度1/2范围内的厚度控制在名义尺寸的-0.005mm至+0.007mm之内，根据以往所设计挤压块、上压垫块、顶块参数，制作了了第一批工具，经试绕内R增厚超差，这样绕制出的线圈还要经过表面打磨才能达到要求。又仔细推敲绕线机原理，反复调试各种压力参数，在增大上压力后尺寸增厚有所减小，但还是达不到理想状态，最后决定调整上压垫块厚度公差，把上压垫块厚度尺寸控制在11.9mm，用此上压垫块绕制出的线圈各种数据均符合图纸设计要求。但由于铜排中间有加工出来的凹槽，在试绕时由于内壁没有限位，垫条，导致转角部分收缩变窄，经反复试验，通过在凹槽内加入尺寸合适的填充垫条，问题得以解决。具体参看图2 RJ-390绕线机工作示意图、图3 转子线圈扁绕后示意图。

4.2端部退火

由于300MW铜线线规截面积较大，且在90度扁繞后，出现应力集中，转角和端部铜线硬度增加，端部成型时出现反弹现象，线圈形状和尺寸得不到保证。使用气焊火焰对扁弯后线圈进行退火，降低铜排硬度，释放应力。退火时气焊枪要移动，保证退火温度均匀，避免局部过热。

4.3端部成型

端部成型是转子线圈加工的重要工序，成型质量的好坏直接影响下序鱼尾接头加工质量。以往转子线圈端部成型胎具都是自上而下打弧，采用此种方式成型的线圈直线末端和转角形状不好。端部线圈的弧部部分是靠加上压后受外力敲击才能保证与胎具服帖，转角R处不整齐，下序铣制鱼尾接头时，要敲击才能保持一致性，会带来不必要的磕碰伤和打磨，且形状不好控制，导致外观质量下降。氢内冷绕线式300MW转子线圈端部成型序突破传统结构，参看美国GE390H转子线圈端部成型的图片，设计制造全新仿下线结构的端部成型胎具，在直线部分、转角部分和端部均增加压力，使线圈形状与胎具服帖，达到与线圈下线相似的状态。转角整体一致性较好，铣制鱼尾接头时，不必敲击，减少了磕碰伤的存在，对提高转子线圈的质量起到了较好的作用。

5、结论

氢内冷绕线式300MW汽轮发电机转子线圈的制造成功，表明我们所采用的工艺是科学的、完备的、可行的，也证明了我们对原有工装模具的改版是合理的、有效的。同时，氢内冷绕线式300MW汽轮发电机转子线圈的制造成功，在节约能源、减少材料浪费、降低职工劳动强度、减少加工过程中所带来的污染、提高线圈加工质量及工效等方面做出了重大贡献。氢内冷绕线式300MW汽轮发电机转子线圈的试制成功，标志着哈尔滨电机厂有限责任公司在转子线圈制造工艺水平又上了一个新的台阶，为今后我公司研制和开发更大容量的机组积累了宝贵的实践经验和有效的技术和工艺保证。