黃河班多水電站定子組裝工藝介紹

陳忠偉，趙書杰

中國水利水電第三工程局有限公司，陜西西安 710032

1 定子組裝施工流程

定子組裝施工流程：基礎(chǔ)板及支墩清理、布置→定子機(jī)架吊裝、清掃→定子機(jī)架組裝→測(cè)圓架安裝調(diào)整→定子機(jī)座測(cè)量、驗(yàn)收→保溫棚搭設(shè)→定子機(jī)座焊接，同時(shí)進(jìn)行定位筋校正→基準(zhǔn)定位筋安裝→對(duì)稱等分定位筋安裝→普通筋安裝→托塊焊接前驗(yàn)收→托塊焊接→定位筋全面驗(yàn)收→下壓指安裝焊接→疊片→定子鐵芯裝壓整體驗(yàn)收→鐵損試驗(yàn)→清理、噴漆。

2 機(jī)座焊接控制

1）上環(huán)板及中間環(huán)板每焊1/3焊量，全面測(cè)量一次，并記錄測(cè)量結(jié)果，根據(jù)測(cè)量成果由現(xiàn)場(chǎng)合理調(diào)整焊接順序；2）下環(huán)焊接時(shí)先焊仰焊坡口1/3焊量后，冷卻至室溫，測(cè)量孔節(jié)圓半徑、合縫處相鄰孔距、環(huán)板水平和圓度，并做記錄；3）焊1/2焊量后，再次測(cè)量、記錄孔節(jié)圓半徑、合縫處相鄰孔距、環(huán)板水平和圓度，然后背縫清根，并進(jìn)行MT探傷檢查，合格后開始焊接上平焊坡口焊縫，直至焊滿；最后焊滿下環(huán)板仰焊坡口；4）焊接過程中隨時(shí)注意檢查圓度及變形情況，根據(jù)實(shí)測(cè)值隨時(shí)調(diào)整焊接順序；5）焊接電流控制如下：

（1）采用CO2焊接（78%Ar+22%CO2）

焊絲直徑電壓（V）平、衡電流（A）焊接速度（mm/min）Φ1.2mm 20～30 100～350 90～160 90～150 300～500立焊（A）仰焊（A）

（2）采用J507焊條焊接

焊絲直徑 電壓（V）平、衡電流（A）焊接速度（mm/min）Φ3.2mm 22～28 100～150 80～120 80～120 60～200 Φ4.0mm 22～28 150～190 130～170 140～180 60～200立焊（A）仰焊（A）

3 定位筋安裝

3.1 安裝前的準(zhǔn)備工作

1）校驗(yàn)調(diào)整中心柱的垂直度和中心；

2）復(fù)測(cè)機(jī)座水平、內(nèi)徑，復(fù)測(cè)穿心螺桿孔、定位筋孔的分布節(jié)圓半徑和孔距，作好記錄，如誤差過大，則應(yīng)修理合格；

3）安裝測(cè)溫引線固定板；

4）與托塊配合處脫漆、除銹；

5）修除定位筋和托塊鴿尾部分的毛刺；

6）對(duì)于扭度和彎度不合格的立筋進(jìn)行校正。用不短于1.5m的平尺檢測(cè)，定位筋在徑向和周向的直線度不大于0.075mm，劃出鴿尾筋的中心線。

3.2 基準(zhǔn)定位筋安裝

1）選靠近+Y處兩個(gè)穿心螺桿孔的中心位置作為第一根基準(zhǔn)定位筋位置；

2）基準(zhǔn)筋裝入托塊后，找正中心，用C型夾及小鋼楔等工具將基準(zhǔn)筋固定于機(jī)座環(huán)板；

3）用斜楔將基準(zhǔn)筋與托塊間的徑向間隙墊實(shí)；

4）如果托塊與機(jī)座環(huán)板接觸面間隙≥0.5mm時(shí)，必須加墊或修磨平整以減少焊接變形；

5）用內(nèi)徑千分尺、鋼琴線、中心柱配合C型夾反復(fù)調(diào)整基準(zhǔn)定位筋，基準(zhǔn)筋徑向、切向傾斜小于0.05mm/m，各托塊處內(nèi)圓半徑與絕對(duì)值偏差-0.05mm～-0.20mm，基準(zhǔn)筋徑向扭曲的絕對(duì)值不大于0.05mm，此時(shí)托塊與機(jī)座環(huán)板之間應(yīng)該無間隙；

6）內(nèi)徑和垂直度調(diào)整合格后，在固定的狀態(tài)下采用CO2焊將托塊點(diǎn)焊在各機(jī)座環(huán)板上；

7）焊接后定位筋的半徑與設(shè)計(jì)值偏差

（1）應(yīng)滿足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)筋徑向和周向垂直度偏差不大于0.05mm/m；

（2）各托塊處內(nèi)圓半徑與設(shè)計(jì)值偏差±0.05mm；

（3）基準(zhǔn)筋徑向扭曲的絕對(duì)值不大于0.05mm。

3.3 大等分定位筋安裝

1）以基準(zhǔn)筋為起點(diǎn)，按俯視順時(shí)針方向?qū)Χㄎ唤罹幪?hào)1、2、3……，然后將定位筋分為6等分，測(cè)量弦距C=5328.5 mm，如圖1所示；

圖1 大等分筋弦距測(cè)量示意圖

2）等分裝焊6根大跨距定位筋，保證大跨距定位筋的弦長公差±0.3mm，在同一跨距內(nèi)上下弦距允差應(yīng)＜0.15 mm；3）等分立筋安裝時(shí)順逆時(shí)針交替進(jìn)行，并注意弦長公差的互相補(bǔ)償；4）安裝方式與基準(zhǔn)筋的安裝方式相同，弦距用定位筋弦距雙頭頂柱、定位筋C型夾，小鋼楔及定位筋弦距檢查樣板等調(diào)整檢查工具控制；5）最后安裝的1根大等分定位筋，調(diào)整其位置，使該筋與兩側(cè)立筋的弦距盡可能相等，抵消安裝累計(jì)誤差；6）安裝完成后，復(fù)測(cè)徑向和周向垂直度偏差不大于0.05mm/m，各托塊處內(nèi)圓半徑與絕對(duì)值偏差±0.05mm，滿足要求后進(jìn)行點(diǎn)焊，點(diǎn)焊的方法與基準(zhǔn)筋一致；7）大等分定位筋搭焊工藝要求

（1）托塊與環(huán)板的間隙應(yīng)＜0.5mm；

（2）搭焊 3mm～5 mm焊縫，長度約4mm～6mm；

（3）定位筋樣板應(yīng)在每用一次時(shí)上下調(diào)換使用；

（4）樣板水平偏差小于0.08mm/m。

3.4 普通筋安裝

在大等分筋之間在進(jìn)行普通筋安裝。安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)同時(shí)滿足徑向和切向垂直度偏差均不大于0.05mm/m，要求立筋絕對(duì)半徑控制在R5338.5-0.05 -0.20mm以內(nèi)，立筋向心面左右兩端的半徑差不大于0.10mm。

3.5 托塊與機(jī)座環(huán)板的焊接

托塊與機(jī)座環(huán)板的焊接采用CO2氣體保護(hù)焊，各環(huán)次的焊接順序與機(jī)座環(huán)板的焊接順序相同。焊前用小鋼楔楔緊，定位筋之間用雙頭頂柱頂緊。先焊徑向焊縫，先右后左，再焊周向焊縫。由兩名電焊工對(duì)稱方向同時(shí)施焊，且旋轉(zhuǎn)方向一致，施焊速度盡可能保持同步。施焊時(shí)，嚴(yán)格控制托塊溫度，以不燙手為宜。滿焊后，全面清理焊渣、焊瘤及雜物。全面檢查定位筋的扭斜、內(nèi)徑、弦長和穿心螺桿孔的位置滿足如下要求：

1）測(cè)量定位筋滿焊后內(nèi)徑偏差為R5338.5+0.34 -0.15，作記錄；2）同高度相鄰兩筋半徑差＜0.1mm；3）相鄰定位筋弦距差±0.2mm作記錄；4）局部個(gè)別點(diǎn)超差值小于公差的10%，可用砂輪修磨處理。

4 定子鐵芯裝配

4.1 準(zhǔn)備工作

1）搭設(shè)鐵芯堆積工作平臺(tái)，平臺(tái)布置圖見圖2。定子疊片堆積平臺(tái)主要由DN40鋼管和50mm厚木板組成。在疊片高度達(dá)到300mm～400mm時(shí)開始搭設(shè)，主要用于定子疊片和圓度測(cè)量工作；2）定子沖片通過棚罩上均布的吊物孔分別吊入疊片支撐平臺(tái)上；3）復(fù)測(cè)并調(diào)整定子測(cè)圓架中心柱垂直度，檢查絕對(duì)尺寸，并設(shè)置測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)；4）檢查鐵芯沖片的質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)缺角、齒根出現(xiàn)斷裂、齒部槽楔槽的尖角有卷曲，等等這些不符合質(zhì)量的鐵心沖片，應(yīng)立即向監(jiān)理部上報(bào)并報(bào)廢，表面絕緣漆有脫落現(xiàn)象的沖片也不得使用，同時(shí)利用內(nèi)徑千分尺抽查各箱沖片的厚度和通風(fēng)槽片的厚度并記錄，確保控制鐵芯的疊裝高度。

圖2 疊片平臺(tái)布置圖

4.2 定子疊片

1）分層整圓疊片，按照?qǐng)D紙要求1/2疊壓的方式先疊階梯片，每個(gè)定位筋對(duì)應(yīng)一個(gè)槽樣棒和一個(gè)槽楔槽樣棒；2）疊片高度：第1段和最后一段為27mm，中間每段36mm，共計(jì)37段。每兩段之間加1層通風(fēng)槽片；3）第1段疊片完后，應(yīng)及時(shí)插入槽樣棒，槽樣棒隨疊片的升高而及時(shí)進(jìn)行串動(dòng)；4）沖片上的油污和灰塵要及時(shí)清理干凈，對(duì)有掉漆、卷片、折齒等缺陷的沖片應(yīng)認(rèn)真處理后再使用；5）疊通風(fēng)槽片之前，需要復(fù)查槽鋼，檢查襯口環(huán)點(diǎn)焊是否牢固；6）鐵芯的疊片高度應(yīng)考慮整體壓緊的壓縮量，根據(jù)第一次預(yù)壓的壓緊系數(shù)計(jì)算出疊片的調(diào)整高度，分別平均加在剩余的分段鐵芯中；7）分別在鐵芯的第1、6、11、16、21、26、31、36段疊完后安裝絕緣套管；8）疊片完成后安裝上壓齒板，壓指中心與沖片中心偏差不大于1mm。

4.3 預(yù)壓

1）定子鐵芯按設(shè)計(jì)要求疊完相應(yīng)層數(shù)后進(jìn)行分段預(yù)壓；2）為防止鐵芯被污損，預(yù)壓用到的螺桿、螺母、墊圈、及預(yù)壓板等都要及時(shí)作出清理工作；3）螺桿使用前要檢查其彎曲程度，否則進(jìn)行校直；4）上端預(yù)壓扇形板安裝之前應(yīng)把槽樣棒打靠槽底，端頭距扇形板的距離約30mm。預(yù)壓結(jié)束后，小心取出槽樣棒；5）上端和下端的預(yù)壓扇形墊條的安裝需要由專人負(fù)責(zé)檢查，上下孔對(duì)齊避免出現(xiàn)錯(cuò)位，否則將出現(xiàn)預(yù)壓螺桿在槽內(nèi)傾斜的狀況，造成鐵芯的槽壁受到擠壓；6）把緊時(shí)，由四人使用風(fēng)扳機(jī)相隔90°同方向均勻把緊預(yù)壓，依次擰緊螺母，每次預(yù)壓至少分3次完成；7）把緊時(shí)要監(jiān)視槽內(nèi)預(yù)壓螺桿，千萬不要擦傷鐵芯槽壁；8）按圖紙要求檢查預(yù)壓后的鐵芯緊量（使用廠家提供的檢查刀片檢查，每隔一根壓緊螺桿的距離測(cè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，單手用力推，插入量不大于3mm）；

4.4 最后壓緊

1）按圖紙要求安裝碟形彈簧、止動(dòng)螺母等正式永久零件，更換穿心螺桿時(shí)注意松一個(gè)、換一個(gè)、緊一個(gè)，以保持壓緊量不變；2）換裝穿心螺桿的最后一段絕緣管時(shí),按鐵芯的實(shí)際長度配切；3）全部換裝完成后，用液壓力矩扳手對(duì)稱均勻施力把緊鐵芯壓緊螺母，所需力矩符合設(shè)計(jì)要求；4）檢查鐵芯高度滿足1 530mm～1 535mm、波浪度滿足不大于5mm、碟形彈簧壓縮量1.52mm。合格后，將上壓板調(diào)整螺釘鎖緊、螺母擰緊，壓緊前必須給上下螺母加入樂泰膠鎖定膠。

4.5 定子鐵芯組裝后應(yīng)符合以下三個(gè)要求

1）鐵芯圓度測(cè)量依次分上中下三個(gè)面進(jìn)行，每個(gè)斷面測(cè)48個(gè)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)圓度的半徑偏差±0.50mm之內(nèi)；2）在鐵芯槽底部和背部均布16個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量鐵芯高度，各測(cè)量值與設(shè)計(jì)值的偏差5mm；3）鐵芯上端軛部波浪度不大于5mm。

5 結(jié)論

黃河班多水電站定子組裝單元工程質(zhì)量優(yōu)良，實(shí)踐證明，采用該工藝施工的散裝定子現(xiàn)場(chǎng)組裝，拼裝焊接精度好，垂直度、中心、高程、定子半徑等都可控在規(guī)范要求范圍內(nèi)，定子總體質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；此方案的成功應(yīng)用，比原計(jì)劃提前近一個(gè)月工期；在機(jī)械使用、勞動(dòng)力配置、材料使用上降低了成本，提高了使用效率，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的效益，具有較高的推廣使用意義。

[1]GB 8564-2003 水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范.

[2]王明琪.水口水電站水輪發(fā)電機(jī)定子組裝程序.水電站機(jī)電技術(shù)，1996(4).