深圳抽水蓄能电站发电电动机磁极挂装工艺浅析

杨雪峰，李兴邦，孙 影，陈泓宇

（1.哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江省哈尔滨市 150040；2.中国南方电网调峰调频发电公司，广东省广州市 510630）

0 引言

深圳抽水蓄能电站发电电动机组单机容量300MW，额定转速428.6r/min，转子励磁电压327.1V。

深圳抽水蓄能电站磁轭采用厚钢板结构，此磁轭结构是哈电公司首次在抽水蓄能机组中应用，磁极与磁轭T尾配合处间隙为1mm，首台机组安装过程中出现磁极无法顺利挂装的问题，经过分析制定详细的工艺方案，确保磁极顺利挂装，系统地分析了磁极无法挂装的原因，并为后续机组磁极挂装制定了解决方案，保证了磁极挂装质量。

1 磁极的结构特点

磁极是提供励磁磁场的磁感应部件，由磁极铁芯、磁极线圈、上、下托板，极身绝缘、阻尼绕组等零部件组成。深圳抽水蓄能电站发电电动机组磁极为向心式磁极，磁极长3386mm，宽1160.86mm，重量8430kg，磁极共有4个T尾，与磁轭T尾配合作为磁极的固定方式。

2 首台机组磁极无法挂装问题原因分析

深圳抽水蓄能电站首台机组磁极挂装过程中发现磁极在落到第五段磁轭和第六段磁轭位置时，发现起重机显示的磁极重量由8.4t变成4.5t，说明磁极挂装受阻，此情况磁极已经不能下落，将磁极拔出后发现磁极T尾槽底和磁轭外圆均出现不同程度的划痕，如图1和图2所示。

图1 磁轭研伤情况Fig.1 Scratch of the magnet yoke

图2 磁极研伤情况Fig.2 Scratch of the pole

根据磁极挂装的实际情况，现场对磁轭尺寸以及磁极的直线度分别进行测量，分析磁极挂装困难的主要原因如下：

（1）磁极铁芯长为3150mm，磁极直线度图纸要求为0.50mm，但吊装及运输过程中磁极发生变形；

（2）磁轭在热加垫后半径变大，且因收缩不均匀导致磁轭段间错牙，相邻段间半径偏差约为0.20mm；

（3）磁极T尾槽处表面漆膜厚度大约0.15～0.20mm；

（4）现场测量，磁轭外圆至槽内厚度尺寸大多按42±0.10公差上限尺寸加工，如图3所示；

（5）磁极吊具起吊后，磁极轴向垂直度较差；

（6）磁轭T尾外圆与磁极T尾槽设计理论间隙仅为1mm，磁轭与磁极误差累积几乎将1mm间隙抵消，导致出现研伤，无法顺利挂装。

3 磁极挂装工艺方案

针对磁极挂装困难原因分析，结合现场施工实际情况，研究分析制定处理方案如下：

（1）磁极放置时，磁极下方需要沿轴向方向垫3个木方，防止磁极长时间放置产生变形；

图3 磁轭外圆尺寸示意图Fig.3 The schematic diagram of the magnet yoke outside diameter size

（2）利用厂内提供专用工具，去除磁极T尾处表面9130绝缘漆，操作前对磁极铁芯与线圈之间缝隙使用胶带黏牢进行防护，防止杂物进入线圈和铁芯之间，影响绝缘电阻，如图4和图5所示。

图4 磁极防护Fig.4 The protection to the pole

图5 专用工具Fig.5 The special tool

（3）利用平尺和塞尺检查磁极的直线度，对磁极直线度超过0.5mm的位置进行打磨处理，操作过程中需要反复多次进行测量，避免出现局部高点出现；打磨和测量如图6和图7所示。

图6 磁极打磨Fig.6 Polish the pole

图7 磁极直线度测量Fig.7 Measure the straightness of the pole

（4）磁轭段的外圆配合面倒角，防止发卡，如图8所示。

图8 磁轭段倒角Fig.8 Chamfer the every section of the magnet yoke

（5）将驱动端磁极压板T尾处倒角，防止磁极下落时干涉，如图9所示。

图9 磁极驱动端倒角Fig.9 Chamfer the drive end of the pole

（6）磁极打磨全部合格后，拆除胶带，利用风管对磁极表面以及线圈与铁芯之间的缝隙进行全面清理，确保磁极T尾内部无杂物，并测量绝缘电阻，满足大于5MΩ要求。

（7）磁极吊具安装，应将驱动端磁极周向中心线与磁极吊具支撑中心线对应，确保磁极周向不偏移，非驱动端侧螺栓应全部拧紧，极身位置利用磁极吊带把紧，避免磁极在竖起和挂装过程中脱落，如图10和图11所示。

图10 驱动端工具安装Fig.10 The tools installation of the drive end

图11 非驱动端工具安装Fig.11 The tools installation of the non-drive end

（8）磁极竖起后，利用手拉葫芦调整磁极垂直度，由于磁极较长，磁极和磁轭之间的间隙较小，磁极的垂直至关重要。磁极起吊及垂直度调整如图12和图13所示。

（9）磁极挂装时，应手动调节至磁极T尾和磁轭T尾自由状态下相互对应，避免磁极在下落过程中出现扭斜现象；磁极应缓慢下落，随着磁极的下落拆除吊带，并随时监控吊车重量变化，如磁极重量低于磁极重量的一半时，应停止下落，拔出磁极检查、重新处理。

图12 磁极起吊Fig.12 Lift the pole

图13 磁极垂直度调整Fig.13 Adjust the perpendicularity of the pole

（10）磁极全部挂装完成后，在安装磁极键之前需要进行耐压等实验，合格后进行后续工作。

深圳抽水蓄能电站首台机组磁极经过上述处理，目前全部磁极已经安装完毕，磁极各项性能指标满足国标要求。

4 其余机组磁极挂装处理意见

（1）磁轭外圆至中心尺寸加工掉0.5mm，磁极和磁轭之间配合间隙增加至1.5mm；

（2）对磁极铁芯和磁轭配合面及加强焊缝处进行修磨，不允许有高点；

（3）驱动端磁极压板T尾处倒角，便于磁极挂装；

（4）磁轭段与磁极T尾配合的上、下平面修磨倒角，便于挂装。

5 甩负荷试验磁极情况

2017年10月3日深圳抽水蓄能电站1号机组进行了发电工况100%甩负荷试验，最高转速达132.69%Ne，在甩负荷试验中由于离心力不断增大，转子开始膨胀，各传感器测量得到的气隙急剧减小；随着导叶开始关闭，转速开始减小，转子持续收缩，气隙逐渐增大。甩负荷试验中最大气隙减小值转子上部为-0.71mm，下部为-0.79mm，甩负荷试验前后气隙没有发生变化，说明磁轭的机械强度和磁轭状态良好。详见表1和表2。

表1 甩负荷试验过程平均气隙变化Tab.1 The numerical value of average air-gap during load throw-off test

表2 甩负荷试验前后气隙变化情况Tab.2 The comparison of numerical value before the load throw-off test to after the load throw-off test

6 结束语

深圳抽水蓄能电站发电电动机首台磁极顺利挂装，各项试验及转子圆度全部满足规范要求。1、2号机组磁极挂装完成，为抽水蓄能电站磁极挂装积累宝贵经验，同时为抽水蓄能机组磁极和磁轭结构设计具有重要参考意义。

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杨雪峰（1982—），男，高级工程师，主要研究方向：大、中型水轮发电机制造工艺。E-mail：yang7932955@163.com

李兴邦（1980—），男，高级工程师，主要研究方向：水轮发电机安装。E-mail：389470731@qq.com

孙 影（1989—），女，工程师，主要研究方向：水轮发电机制造工艺。E-mail：570639823@qq.com

陈泓宇（1975—），男，工程师，主要研究方向：电站基建和电厂技术管理。E-mail：542120791@qq.com