汽轮发电机定子铁心压装设备的压紧装置

姜文军，邢双君，李尚达

(1. 山东齐鲁电机制造有限公司，山东济南 250000； 2. 山东省经济和信息化研究院，山东济南 250000)

0 引言

汽轮发电机定子铁心是构成电机磁通回路和固定定子线圈的关键部件。在电机运行时，定子铁心受到旋转磁场的作用，该磁场对定子铁心产生强大的径向旋转交变磁拉力。如果定子铁心叠压系数不足或不均匀，运行时铁心松动，易出现电磁噪声和齿损坏以及扇形片间短路，甚至磨损绕组绝缘，直接影响汽轮发电机的安全运行[1]。尤其对于采用外压装定子铁心的空冷汽轮发电机来说，老式的整体式刚性下拉压紧装置无法保证360°范围内压力均衡一致，因此很难满足定子铁心的压装工艺要求。公司为了解决发电机定子铁心在压装过程中扇形片受力不均匀导致压装系数不均衡，整体式刚性压头在压装时齿部弹开度过大等问题，设计了采用六分体浮动式上压压头的压紧装置。该压紧装置具有较好的压力和刚度，保证了定子铁心叠片装压要求，同时由于压紧装置压头是弹性浮动的，并且在360°范围内是均布的，因此可以对整个铁心叠片水平面进行有效的压力调整，然后进行有针对性叠片补偿。

1 设计方案确定

定子铁心压装设备中压紧装置的整体结构，一般要求简洁紧凑，重量轻，刚度大，以方便操作。首先，装置中要有刚度较大的支撑架用于承受压装时的轴向载荷，在压紧装置吊运时承受整个装置的重力，为满足压装工艺要求可以采用钢板焊接结构。其次，装置中要有六个相同直径的液压缸及浮动压头，以对应定子铁心中扇形片的压紧，能够调整铁心叠片在轴向和径向的压力，将最终影响到铁心的压装质量。另外，需要在支撑架上安装液压站、电接点压力表等液压元器件，用于工作时压力调节、保压、卸压等动作，还能方便压紧装置的吊运，满足定子铁心的分段叠压。我们将该定子铁心压装设备中压紧装置(图1)根据功能的不同分为以下几个部分：(1)液压站、电接点压力表等液压元器件；(2)支撑架；(3)液压缸；(4)六分体浮动压头。

1.液压站、电接点压力表等液压元器件；2.支撑架；3.液压缸；4.六分体浮动压头图1 空冷汽轮发电机定子铁心压装设备中压紧装置

工作时用行车将整个压紧装置吊于工位上，通过上部连接套将装置与压装设备中的拉杆固定好，通过控制六个液压缸及浮动压头的联动作业来压紧定子铁心。当光学测量找正装置发现18根刻线杆某一根高度不同，定子铁心某一个方位叠压系数不够时，松开此方位的液压缸进行叠片补偿。

2 结构设计

2.1 支撑架

支撑架(图2)的作用首先是用于承受压装时装置所受的的轴向载荷，在装置吊运时承受整个装置的重力，要求结构呈360°等分，刚度大。为此我们设计成采用Q235材料的工字型的六根梁，并且在两边各焊了25 mm厚的Q235钢板作为加强筋，焊后去应力退火。其次，支撑架将作为液压站、拉杆连接套、电接点压力表、吊耳等的载体，面积较大，我们将这些零部件，均匀地布置在支撑架的上方，避免吊运时发生倾斜。

图2 支撑架

2.2 六分体浮动压头

六分体浮动压头由六个浮动头(图3)与六分压铁(图4)组成，六分压铁通过浮动头固定于液压缸活塞杆上，主要作用是调整铁心叠片在轴向和径向的压力，压紧定子铁心，必要时对铁心进行针对性的叠片补偿。浮动头通过球面体连接，材料选用调质45钢，为保证接触面良好，球面间进行研配。内部安装浸涂润滑油的毛毡，保证球面内的润滑[2]。

图3 浮动头

图4 压铁

六分浮动压头的调节作用主要通过浮动头的滑动实现。六分压铁由六块成60°角的压铁组成，设计的形状避开了压装时与扇形片齿部、轭部的干涉，三个通孔可以安装刻线杆，用以解决整体360°范围内的高度误差问题。浮动头与压铁间通过螺栓连接，螺纹孔配做以保证两部分连接可靠。

浮动压头是球头在球窝里转动，起到在一定角度旋转的作用，我公司在这个技术上申请了发明专利，并且一直在使用。旋转角度不需要太大，设计的调整范围是夹角30°内，只需要稍微有点转动就能调整到位。

2.3 液压系统

在选用液压站及液压缸时，我们充分考虑到满足常规产品空冷60 MW和135 MW铁心压装时的使用，安装电接点压力表用于不同型号定子铁心压装时压力调节。液压系统要有保压功能，保证能在25 MPa压强条件下保压24 h。工作时要求控制系统既能控制六个液压缸同时作用，又能单独操作某个液压缸进行伸缩，保证对整个铁心叠片水平面能够有效的进行压力调整[3]。

2.4 连接套

连接套(图5)由两个相同的带半圆孔的部件对接而成，其主要作用是固定压紧装置与压装设备上的拉杆，保证整个压装过程顺利进行。连接套在工作时承受较大的轴向力矩，为增大连接套的机械性能，延长使用寿命，其材料选用45钢并进行调质热处理。

图5 单个连接套

3 结语

采用带有六分浮动上压头的压装设备有效解决了整体刚性压头所造成的铁心压装系数不均匀的问题，使定子各部位几何尺寸精度达到1 mm，避免了发电机在运行过程中出现铁心松动的情况。从生产使用情况来看，该装置具有结构简单、便于操作、维护方便、安全可靠等特点，是空冷汽轮发电机定子铁心外压装工艺中的关键设备部件，有效保证了外压装定子铁心的装配质量，提高了整机生产能力。