大型汽轮发电机定子铁心压装工艺的探讨

摘 要：作为大型汽轮发电机的主要组成部分定子铁心所发挥的作用是十分关键的，其中一个最重要的作用就是构成固定的定子线圈以及电机磁通回路，而这两者与电机组运行的稳定性和效率息息相关，所以定子铁心质量的优劣决定了电机组在运行时的稳定程度以及运行效率。压装是定子铁心的一个重要加工程序，所以在压装的过程中要保证定子铁心的导磁性、强度以及设计精度都达到要求，只有如此才能够保证汽轮发电机的稳定性与效率。

关键词：汽轮发电机；定子铁心；压装工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.028

定子铁心在整个汽轮发电机机组中的作用是十分关键的，为了使机组整体都能够正常工作不受贴心影响，所以制定最为合理的方案，对贴心的压装过程进行有效控制，保证其每一个环节都能够满足叠装的要求，最终保证在检测时各项检测指标都能够顺利通过检验。压装工艺是定子铁心的重要加工工艺，如何选择正确适合的压装工艺是每一个机组设计者都必须要重视的。本文针对大型汽轮发电机定子铁心的压装工艺现状进行简要介绍，主要介绍其中的主要工序，并且针对其中存在的一些不足提出自己的建议。

1 定子铁心压装过程简介

定子铁心的质量优劣与整个汽轮机机组的运行稳定性以及工作效率有关，所以在压装过程中应该格外注意压装工艺的选择与操作，一保证定子铁心质量达标。首先要提及的就是定子铁心的质量评价方式，即要求刚度与震动性达到要求，导磁性能优良，损耗越低越好，在叠加之后槽型的尺寸与铁心的内径要达到设计精度的要求，由于机组在工作时会产生大量的热量，所以还要保证铁心的结构与布置的通风效果要良好。本文将涉及到内外压装工艺，使用这俩种工艺相互结合共同提高产品的生产质量，从而尽可能的解决大型汽轮发电机定子出现的一系列问题，同时做到提高机组工作稳定性和工作效率。

2 大型汽轮发电机定子铁心压装步骤

2.1 定子铁心内压装工艺

无论是哪一种压装工艺首先要进行的就是压力值的计算，在计算时要严格根据零件的材料与配合的尺寸进行压入力的计算，根据力学定理以及实际工作经验总结的压入力的计算公式为：F=PfmaxπdfLfμ，公式的字母分别定义为：df：结合直径、μ：结合表面摩擦系数、Pfamx：结合表面承受的单位最大压力、Lf：结合长度。通过公式计算出压入力之后，压力就等于压入力的3-3.5倍即为最佳。另外，由于内压装工艺工序的特殊性，即是在叠片之中进行叠片操作的，所以会由于内部空间的狭小而受到一定程度的限制，为了解决这一问题，我们通常会在拉杆的凹颈处装两个半圆形状的压片以缓解。当汽轮机工作时，拉杆对压片会产生一个向下驱动的力，从而使压片向下驱动，之后压片压在压圈上面，从而完成整个压装工作。

2.2 定子铁心外压装工艺

在进行压装之前与内压装工艺一样，都是计算压力，之后与内压装工艺最大的区别就是外压装工艺利用机座、铁心的分段加工的方式，定子铁心的生产分为多个流程，即：叠片、压装、嵌放绕组等，这些生产流程结束之后就是利用绝缘技术对其进行绝缘处理，处理完之后将其压入机座之中，从而装配成定子。针对上述过程，我们将其分为以下部分分别说明定子外铁心压装工艺的流程。首先，选择适合的压装方法，在选择压装方法时要根据汽轮发电机的特点进行选择，由于大型汽轮发电机的铁心功率都比较大，并且内径和外径的尺寸一般也都较大，通过经验总结，所以更建议工作人员在定位铁心时选择内径定位，并且要叠装冲片，这道工序的进行具有一定的难度，可以将叠压和车销两种技术结合使用进而辅助生产程序顺利进行。其次，工装的设计，在设计工装时要同时考虑叠片与压合同时满足要求，另外在此基础上还要选择更加适合车销加工的方案。通常工装结构由定位件和压合件组成心轴和底座是定位件的重要组成部分，垫圈和压铁是压合件的组成部分。工装分为叠片工作和压合工作，在进行叠片工作时如何定位内径是重要的内容，一般都是使用零件的心轴定位的，此外为了保证质量还要用槽样棒修正槽形；在进行压合工序时应该分别让两个垫圈都置于齿压板齿部的位置，另外还要保证齿压板与下面的缝隙足够小，一般控制在2毫米左右，垫铁与上面的间隙也是如此。要先将压装件以及定位件拆除之后才能实行铁心的安装与焊接，只留下心轴就可以，在定位之后再车削出外径。最后，压装工艺的要求，定子铁心在工作时要同时承受热力因素以及电磁力因素等多方面的影响因素，所以其质量的好坏是保证其工作质量以及工作寿命的重要内容。定子铁心的好坏与冲片质量、绝缘处理情况以及压装工艺都息息相关。在铁心完成压装工序之后要做到其承受的压力是均匀分布的、槽型与内径等要与图纸的设计要求相一致、此外还要做到铁心的重量与图纸一致，最后一点就是损耗要尽可能的小。

在上述工序都做完之后要进行质量的检查，质量检查分为紧度检查和铁耗实验两种，在设计铁耗时允许值应该控制在1/3-6/5之间。

3 定子铁心压装工艺展望

经过上述定子铁心内压装工艺与外压装工艺的介绍，我们可以知道外压装工艺可以更好的保障各个环节的叠装要求，因此可以预测出外压装工艺将成为一种必然的趋势。外压装工艺有效解决一直存在的加工和铁心压装以及定子机座焊接在生产周期上存在的矛盾，这样一来就可以使铁心压装工作和定子机座共同作业，并且互不影响，这种方案从方案上分析也很大程度的节约了产品的生产成本。通过对定子铁心内压装技术与外压装技术的分析，我们更加应该看到产品设计的新趋势正向着外压装技术趋近，而产品最终的发展形势也会逐渐走向市场化和国际化。

4 结语

就当前发展情况而言，大型汽轮发电机的定子铁心压装工艺主要可以分为两个大的方向，即内向铁心压装工艺和外向铁心压装工艺，这两种方案是当前定子铁心压装工艺的主要发展趋势。因为上述提及的压装工艺可以提高生产效率并且使汽轮发电机工作稳定性得到大幅度提高，所以这种压装工艺具有更好的发展前景。此外，为了提高定子铁心的质量，我们在平时也要时刻积累经验，不断改进定子铁心的压装工艺，以达到最好的工作效果。

参考文献：

[1]陈晶.高效高压异步电动机铁心损耗和附加损耗的分析计算[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2010.

[2]闻邦樁，刘觀，张纯宇.机械振动学[M].北京：冶金工业出版社，2010.

作者简历：温海明（1981-），中级工程师，从事汽轮发电机工艺。