沐若水电站超高转子组装工艺分析

李 季 关 威

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

1 概述

沐若水电站地处马来西亚东马的沙捞越州，坝址位于拉让（Rajang）河流域源头沐若河上。马来西亚沐若电站为引水式厂房，由两条引水隧洞经岔管分别向4 台机组供水；机组单机容量为236 MW，总装机容量944 MW，机组额定转速为300 rpm。水轮机为混流式，额定水头300.0 m，飞逸转速485 rpm，转轮直径3 950 mm。发电机为悬吊型，额定电压15.75 kV，由哈尔滨电机责任有限公司制造供货。

发电机转子由转子中心体支架、磁轭和磁极等部件组成。转子支架整体到货，支架布置有10个立筋，净重131 414 kg；转子磁轭单片厚3 mm，磁轭高度3 430 mm，每层磁轭叠片计划15 张，磁轭装配净重为281 723 kg；转子磁极20个，单个磁极重7 420kg，磁极为三“T”尾结构，磁极挂装前需校核重量并通过耐压试验。发电机转子组装后半径（磁极外圆）3 198 mm，总重563 927.6 kg。

2 主要参数

（1）转子立筋外圆半径R=2 001 mm。

（2）转子磁轭外圆半径R=2 766±0.5 mm。

（3）转子磁极外圆半径R=3 198±0.5 mm。

（4）转子支架水平0.03 mm/m。

（5）转子、定子空气间隙δ=42 mm。

（6）磁轭叠片总高3 430±2 mm。

（7）转子磁轭外圆，各半径与设计半径的偏差不超过设计空气间隙的±3.5%。

（8）磁极挂装后其外圆半径与设计半径的偏差不超过设计空气间隙的±4%。

3 转子组装工艺流程

工艺流程见图1。

3.1 施工准备

（1）清理转子组装坑内杂物，预埋转子组装用基础板；

（2）将支墩吊装就位，并在支墩表面分别对应配置楔子板组，采用电子水准仪和千分尺调整楔子板顶部平面度，平面度控制在0.3 mm以内。

（3）清理转子支架立筋键槽毛刺、油漆及铁锈。

图1 转子组装流程图

（4）在车间对转子磁轭冲片进行清理，去除磁轭冲片上的锈蚀、毛刺、油污等。检查磁轭冲片平整情况，发现变形磁轭冲片应进行校正。

（5）对每箱磁轭冲片抽查10 张，进行称重及厚度测量，并进行分类、标示，按照厂家提供的磁轭装配图编制叠片配重图。

（6）清洗磁轭键、副键，去除毛刺，配对后，对磁轭键进行研配校直。

3.2 设备验收

设备到货检查验收，按交货明细表上的数量以及图纸表明的数量和尺寸核对到货设备、工器具。设备应按照制造厂说明书的要求进行保存。

3.3 中心体清扫、调整和测圆架安装

（1）转子支架运达安装间后，拆除大轴包装并认真的清理，用汽油、煤油和铜丝刷等清扫立筋和大轴上的防护漆、污垢和锈蚀。用锉刀、油石修去表面高点和毛刺。测量主要尺寸并作详细记录。

（2）将转子中心吊装到转子组装工位。采用框式水准仪检查大轴下法兰面水平度，若水平偏差大于0.02 mm/m，采用50 t 千斤顶调整对应转子支架支臂，直到大轴下法兰面水平满足要求，打紧支墩楔子板和转子支架下法兰部位的楔子板，去除支撑千斤顶，再次检查大轴下法兰面水平度。

（3）安装转子测圆架，调整测圆架中心、垂直度，使其测量偏差不大于0.02 mm；测圆架安装按厂家图纸进行，测圆架每天使用前需检查其测量精度

3.4 磁轭叠装

（1）按要求安装磁轭下压板，沿转子磁轭下压板圆周均匀布置磁轭支墩，调整磁轭支墩高程，将下压板吊装到磁轭支墩上，调整第一块下压板，水平采用电子水准仪测量，采用测圆架调整下压板外圆圆度，下压板径向水平不大于0.5 mm，周向水平不大于1 mm，外圆半径不大于0.5 mm。其它下压板依次调整。

（2）下压板安装调整完成后，叠装一层磁轭冲片，检查下压板螺孔位置，符合要求后，将下压板与立筋点焊一体，压板合缝位置采用钢筋搭焊固定。

（3）调整固定磁轭凸键，凸键在外径R2001 mm圆周上10 等分安装。

（4）在下压板上安装定位销，准备叠片。

（5）起始段第一层转子叠片起始位置为+Y 方位对应铁片上右侧第2个磁极挂装中心位置，顺时针方向叠片，每3 层开始错位，错位量为一个磁极位，第15 层叠装完成后，第16 层开始逆时钟叠装，第28层开始顺时针叠装，第40 层开始逆时钟叠装，如此每隔12 层进行反方向叠装。

（6）叠片时利用磁轭键与长短定位销定位，每张冲片安装2 长2 短定位销，随着冲片堆积增高，长销不动，短销向上串动，边叠片边用T 尾工具整形，叠片时冲片剪口方保持一致。

（7）每叠装完成一段，用测圆架测量磁轭外圆尺寸（R2 766 mm）、磁轭圆度、垂直度，测量调整磁轭下压板水平。

（8）冲片叠装到600 mm，1 200 mm，1 800 mm，2 400 mm，3 000 mm，3 390 mm 时各压紧一次，共预压紧6 次，预压采用风动扳手由中向分别向内圈、外圈对称压紧；然后检查磁轭外径，波浪度，中圈、内圈、外圈铁芯厚度，若厚度与波浪度超出设计值，应进行相应的加减补偿片。每次压紧后测量立筋槽底与凸键间隙值并做记录。

（9）通风槽片的叠装位置设在第182 层，第299 层，第415 层，第532 层，第649 层，第765 层，第882 层。

（10）磁轭第6 次预压紧前，安装磁轭压板，再进行预压紧工作，压紧完成后，测量磁轭圆度、垂直度、铁芯厚度、波浪度等，各检测数据符合设计要求后，拆除预压工具，更换安装压紧螺杆，螺杆更换顺序是先由内向外依次对称更换。在更换螺杆时，若发生螺杆无法穿过的情况，可以采用厂家供货的磁轭圆拉刀铣铁芯螺孔。螺杆更换完成后进行磁轭最后压紧。

（11）螺杆最终压紧采用厂家提供的拉伸器对称拉紧，顺序是按照对称拉紧中、内、外圈。螺杆的拉伸量为（5.2～5.8）mm。拉紧预紧力为（430～480）kN。验收时抽查10%螺杆的紧固情况，若出现未紧固情况，则加大拉伸器压力再次对称紧固螺杆，直到全部螺杆完全紧固。

3.5 转子轭键加垫（热打键）

（1）转子磁轭热打键单边紧量为1.37 mm，经计算得转子磁轭与支架加温温差为62.7℃，转子加温功率约350 kW，加温时间约10 h。

（2）根据压紧后现场测量的立筋槽底与凸键间隙值，凸键与铁芯键槽槽底间及磁轭热打键单边紧量的要求，同时兼顾磁轭外圆尺寸，取顶、中、底部间隙测量平均值，计算出对应每个凸键的垫片厚度，按照对应垫片厚度，准备对应厚度的垫片。

（3）拆除磁轭支墩，在转子底部布置加热片，采用石棉垫和防火布整体覆盖转子磁轭铁芯，给加温板通电，将铁芯温度均匀加到规定温度，每隔30 min测量一次铁芯温度，同步检查加垫位置间隙胀情况，若发现支臂温度与铁芯温度偏差不大的情况下，需要采取措施对支臂进行降温处理（水冷或风冷），直到立筋槽底与磁轭键间隙大于对应垫片厚度1 mm时为止。

（4）吊出磁轭凸键，将对应垫片点焊到凸键下端，随凸键一起装入立筋键槽与磁轭铁芯键槽之间。磁轭凸键、磁轭副键安装时涂二硫化钼润滑剂。

（5）打紧磁轭副键，加垫完成，将温度缓慢降低至室温，磁轭冷却后，测量磁轭圆度，半径、垂直度、高度尺寸，下压板的水平。

（6）焊接磁轭上下压板，割除搭筋并打磨光滑。按照图纸要求焊接拉紧螺杆与螺母，螺母与压板。按照图纸要求割除副键突出主立筋部分，按照图纸要求焊接卡键，装焊护板。

（7）将转子磁轭铁芯清理干净。

3.6 制动环安装

转子制动环安装，按照机组转动方向，制动块摩擦面后块不得高于前块，整体波浪度不大于1.5 mm。制动板上平面与调整垫圈接触部位涂抹润滑剂。制动环工作面采用刀口尺检查并去除高点毛刺。磁轭拉紧螺杆下端不能露出制动环下工作面。

3.7 磁极挂装

（1）为了保证转子组装工作顺利进行，磁极检查工作可提前在设备库进行，检查磁极绝缘电阻，找好磁极中心并打上标记，检查磁极重量标识，并作好磁极重量记录，为磁极配重挂装提供数据依据。磁极挂装前应清扫干净，每个磁极的绝缘电阻不得小于5 MΩ。

（2）磁极挂装时除了有引出线的首尾两个磁极键必须按图纸引出线的位置进行挂装外，其余各磁极必须按照配重表进行对称挂装，对称方向不平衡重量不超过5 kg，配重时应计入引线及附件重量。

（3）吊装磁极前，先将楔键放入磁轭相应的T尾槽内，用钢板垫板调整转子外径，用垫板塞紧磁极与磁轭之间的间隙，塞垫片时使用二硫化钼润滑剂。

（4）在鸽尾槽底部放支墩和千斤顶，以便调整固定磁极中心高程。

（5）使用专用的吊装工具进行磁极的挂装。

（6）待全部磁极挂完后，用测圆架和电子水准仪复查每个磁极中心，以及上中下圆度半径，其高程误差不大于±2 mm，圆度相对误差不大于设计空气间隙的±4%，通过调整磁极底部千斤顶、磁极键使磁极的各安装尺寸偏差满足设计要求。磁极安装、调整完成，数据检查合格后，打紧楔键，按照图纸将垫板与磁轭点焊，将定位螺栓与磁轭下压板焊牢。

（7）磁极安装调整过程中，在允许偏差范围内，宜控制转子外径尺寸为负偏差。

3.8 磁极接头连接

以转子磁极上阻尼环孔为样板，在磁极接头连接片上划出孔的位置，用磁力钻在磁极接头连接片上钻孔；接触面必须处理平滑，并立刻用无酸凡士林涂接触面；安装磁极接头连接片，注意安装时将连接螺栓锁定片锁牢；接头绝缘包扎应符合设计要求，接头与接地导体之间应有不小于10 mm 的安全距离。所有螺栓连接接头接触应紧密，用0.05 mm 塞尺检查，塞入深度不应超过5 mm。

3.9 转子挡风板安装、耐压试验

（1）按照图纸要求安装转子挡风板，所有螺栓用锁固胶固定，焊缝做100%外观检测，转子挡风板部件待机组过速试验完成后再进行安装。

（2）将磁轭以及支架和大轴进行彻底清扫、检查。

（3）转子绝缘耐压试验按设备厂家的发电机安装说明书要求进行，转子额定励磁电压为313.6 V。

3.10 转子清扫、检查、试验、喷漆

转子全面清扫、检查；做绝缘检查、做交流耐压试验；对转子进行全面喷漆。

4 结语

沐若电站水轮发电机额定转速达到300 rpm，转子高度达到3 430 mm。为了能够高质量地完成好转子的组装，我们特制定了超高转子组装工艺和质量控制措施、标准，沐若电站4 台机组转子现已顺利组装完成，其质量完全满足设计及相关标准要求，证明我们制定的组装工艺和质量控制措施是可行性，为以后高水头、高转速、高转子水轮发电机转子的组装提供了经验。