浅谈某水电站水轮发电机转子支架热套工艺

李 刚，李丽霞

（1.中国电建集团海外投资有限公司，北京 100048；2.中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810007）

1 工程概况

某水电站位于老挝丰沙里省境内，为流域梯级规划的最上游一个梯级。工程等别为一等，工程规模为大（1）型，枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、右岸泄洪放空洞、左岸引水系统、坝后岸边厂房和GIS开关站等组成。电站开发任务以发电为主，总装机容量210 MW，装设2台105 MW混流式水轮发电机组，水库正常蓄水位635 m，总库容18.66亿m3。

电站水轮发电机转子支架与主轴配合采用小过盈、复合键结构[1]。在电站现场采用热套转子支架翻身180°、大轴插转子支架的方式；主轴与转子支架热套定位采用1个定位键定位形式，T 型键和定位键采用螺栓固定在主轴上，转子支架1个定位键和2个T型键键槽为通长键槽；转子支架加热采用外加热的方法；起吊方式为单钩起吊，双钩翻身；转子支架、主轴总重约80 t。主要技术参数见表1。

表1 主要技术参数表

2 转子支架热套工艺

2.1 准备工作

（1）准备好所需材料，设备，工具，清理，检查。

（2）在安装间转子支墩旁，将转子支架吊放在等高的支墩上，用压缩空气、棉纱、汽油、钳工工具将转子支架去毛刺、清洁；清除主轴吊具、导向键、T型键、主轴法兰、主轴转子支架位的油污、毛刺。

（3）为了保证主轴与转子支架热套过程的顺利进行和运行的安全可靠，热套前必须对其配合尺寸进行细致而准确的测量，检查是否符合图纸和配合公差的要求[2]。

（4）将下盖板装配好，下机架放置于机坑基础上，用楔块调整水平后，点焊斜楔，把紧螺栓。选取十字方向4个装制动器位置，放置4个支撑，于每个支撑上布置1副楔块，吊转子支架，按图放置框式水平仪，调整、检查水平0.05 mm/m。如图1所示。

图1 机坑内转子支架布置示意图

（5）转子支架加热温升的计算。根据相关标准，本次热套需要的间隙1.85 mm（收缩量1.05 mm+间隙值0.75 mm+过盈量0.10 mm），其中在套装过程中因温度降低引起收缩量取值1.05 mm,过盈量取最大值0.10 mm，热套间隙0.75 mm，总间隙1.85 mm，根据相关公式可求出转子支架轮毂加热温升≥160℃，所需电功率约120 kW。

（6）布置加热元件。转子支架内孔处悬挂2 kW管状加热元件，在支架幅板布置槽钢，10 kW履带式加热器摆放于幅板靠近内孔处和槽钢之上，所有连接线需穿瓷管隔热。需阻止来自下盖板处、水机方向的冷风，所以在下盖板上方铺满一层石棉板和一层石棉布。转子支架待加热元件布置完毕后，整体外部包满石棉布，然后再包汽车篷布进行隔热。

（7）将主轴清洁工作完毕后，装导向键和T型键于主轴上（键上涂二硫化钼），上紧螺栓。装法兰端吊具和小头端保护工具，拧紧螺栓，主轴吊起，缓慢移动到转子支架上方，试插入转子支架上方口皮处，成功后，将主轴悬挂于距离转子支架约2 000 mm位置。

2.2 转子支架加热及主轴套装

（1）检查各处无误（包括加热装置电路）合闸升温，逐渐缓慢升温，每小时温升约15~20℃，使其均匀加热，可以通过断续断开电源开关进行调节。

（2）用红外线测温仪监控温度（测温时揭开一小处顶部保温层，在2 m范围内测量转子支架内孔温度），达到要求温升后，保温约2 h，使温度均匀且稳定，然后切断加热装置电路,掀开转子支架保温层，用测量工具确定转子支架轮毂内孔膨胀量≥1.85 mm。

（3）拆除轮毂内孔部位加热装置和内孔顶部覆盖物，在轮毂内圆上盖好石棉板，以保持轮毂内圆温度，安装人员在转子支架上面观察导向键的方位，对准导向键槽方位，利用导向键缓慢插入转子支架就位，确定轮毂与主轴凸台无间隙。

（4）主轴套入后，会破坏原下盖板位置中心的保温层，为防止过快冷却，造成冷拔现象发生，安排员工在下盖板位置将主轴周围重新围上石棉布。

（5）冷却到室温后(冷却速度不大于20 °C/h)，拆除保温材料，检查转子支架轮毂与主轴凸台间隙，作好记录。装轮毂卡环于主轴就位。装卡环时需要3位员工操作，卡环单块重量约30 kg，两位员工将其抬起至卡环槽高度，第3位员工从外圆方向将卡环推入卡环槽中。

2.3 翻身

（1）吊主轴于机坑侧方，将转子吊具放于专用支架，校吊具水平；吊主轴缓慢下降直至插于吊具内；装卡环就位。

（2）装好吊转子工具后，将第2个行车靠近，穿钢丝绳挂于吊主轴工具。在转子支架与钢丝绳接触位置，用石棉布、硅钢片进行缠包防护。

（3）两个行车相互配合，主轴小头端缓慢提升，法兰端缓慢下降，完成空翻。

（4）翻身完成后，吊往安装间，取下主轴法兰端吊具，缓慢吊主轴于转子检修支墩，用千斤顶顶住转子支架部分。转子翻身操作如图2所示。

图2 转子翻身操作示意图

3 施工质量保证措施

3.1 做好施工准备技术工作

施工作业前，参加施工的班组技术人员及班组成员必须认真熟悉有关图纸及资料，并由技术人员向所有参加施工的人员进行详细的技术交底，所有参加施工的人员必须熟悉了解整个施工程序和质量要求。按照工艺要求配置必需的施工机械设备和检测设施。

3.2 严把施工过程控制

（1）为了施工质量的有效控制，必须做到施工过程中，明确施工人员的工作任务，协同作业，做好技术交底工作，确定关键工序的监测点和测试点。

（2）在转子热套过程中，在做好各个工序的监测点和测试点的检测同时，还要做好施工记录。

（3）在热套过程中，严格控制转子支架升温以及降温速度、转子支架轮毂内孔膨胀量、转子支架热套后主轴凸台与转子支架间的间隙。

4 施工安全保证措施

（1）参加项目施工的所有人员必须接受入场前安全教育，熟悉整个施工现场安全要求后方可进场。

（2）进入现场人员必须按规定佩戴好安全保护用品。

（3）厂房桥机操作人员和起重指挥人员需持证上岗，厂房桥机在使用前应进行全面的安全性检查。

（4）作业前技术人员应对转子支架的支护、主轴清洁、导向键和T型键的安装进行详细检查，符合要求后方可开始进行。

（5）作业前施工设备、工器具、检测仪表等应维护和保养、检查，确保完好。

（6）大轴热套和转子翻身吊装时，必须严格执行吊装工艺方案，统一指挥，协同配合。

（7）大轴热套时严禁用手探孔找正。

（8）转子热套加热监测和电源维修及连接时，必须有两人同时在场，其中一人作业、一人监护。

（9）作业区域应设置安全警戒线，禁止无关人员进入。

（10）作业区域现场应悬挂安全告知牌。

（11）安全生产管理人员应到现场进行监督巡视，发现违规现象必须立即制止。

5 结语

在转子支架与主轴热套施工中，由于工件大而且重，热套过程中如有卡住不能套入到位时，拔出很困难，因此应特别注意做好充分的准备工作，严格热套过程的质量和安全控制。如果在套装过程中发现卡阻，应当立即将主轴拔出，查明原因并经处理合格后，重新热套。严禁野蛮施工，防止转子组装质量先天不足，以免威胁水力机组的长期安全稳定运行。