巨型水輪發(fā)電機(jī)兩段式轉(zhuǎn)子磁軛疊裝工藝

宋佳音，馬永良

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

錦屏Ⅰ級(jí)650 MW空冷水輪發(fā)電機(jī)采用轉(zhuǎn)子磁軛分段式結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子支架為無風(fēng)扇的斜立筋圓盤式結(jié)構(gòu)，至中心尺寸為4745 mm，共有4個(gè)外環(huán)組件，21個(gè)主副立筋。轉(zhuǎn)子磁軛分上下兩段結(jié)構(gòu)，中部用撐塊將磁軛分成上下段。各段磁軛高度為1684 mm，磁軛總高度為3440 mm，磁軛內(nèi)外圓半徑分別為4750 mm及5630 mm。各段磁軛均有462個(gè)M42拉緊螺桿。拉緊螺桿上端為圓螺母把緊，下端為普通六角螺母把緊。第一段磁軛上端伸出螺桿與第二段磁軛下端伸出螺桿位置相互對(duì)應(yīng)并點(diǎn)焊。磁軛與轉(zhuǎn)子支架之間采用徑向鍵固定的結(jié)構(gòu)，使磁軛與支架徑向脹緊，產(chǎn)生很大的徑向配合力，避免使整個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛運(yùn)行后重心偏移而產(chǎn)生振動(dòng)[1]。磁軛段之間靠21對(duì)加強(qiáng)鍵進(jìn)行強(qiáng)度加強(qiáng)。

1 兩段式磁軛疊裝工藝

1.1 超長磁軛鍵安裝工藝

磁軛凸鍵長(3470±1)mm，其兩側(cè)斜面分別與1對(duì)磁軛副鍵配對(duì)安裝，最大斜面截面寬度84.7 mm，最小斜面截面寬度50 mm。按轉(zhuǎn)子支架焊接的實(shí)際周長等分安裝并調(diào)整磁軛凸鍵，用測(cè)圓架和框式水平儀調(diào)整其半徑、垂直度在0.20 mm范圍內(nèi)，弦距等分，并用C型夾和鋼絲分4等分高度位置(860，1720，2580，3440 mm)固定在支架上。下方用千斤頂進(jìn)行支撐。上、下段磁軛分別疊片至預(yù)壓高度后，依次取掉固定工具，并用測(cè)圓架及水平儀再次進(jìn)行檢測(cè)，保證磁軛凸鍵的中心線與鍵槽中心線重合。

在磁軛熱打鍵過程中，按圖紙要求的緊量將磁軛加熱到計(jì)算溫度。加熱溫度均勻，緩慢升溫，每30 min記錄1次溫度并檢查副立筋槽底和磁軛凸鍵之間的間隙。由于磁軛分為上、下兩段且長度較長，當(dāng)?shù)醭龃跑椡规I加墊時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的變形。為防止這種變形，吊出磁軛凸鍵，按圖紙將墊片搭焊在磁軛凸鍵下端，隨磁軛凸鍵一起裝入副立筋鍵槽與磁軛鐵心鍵槽之間，并用副鍵臨時(shí)固定。待確認(rèn)磁軛凸鍵和墊片全部到底后，停止加熱，對(duì)磁軛進(jìn)行降溫冷卻。降溫冷卻過程中，磁軛上下內(nèi)外的溫差不得大于10℃，以免磁軛收縮不均勻而產(chǎn)生變形。冷卻到環(huán)境溫度后，拆除加熱設(shè)備。

1.2 磁軛疊片工藝

上下段磁軛疊裝要求內(nèi)外圓直徑在設(shè)計(jì)的公差范圍內(nèi)，既要保證磁軛的圓度及垂直度，又要保證磁軛沖片在疊片過程中不發(fā)生徑向和周向串動(dòng)，使磁軛內(nèi)外圓在同一高度方向上的平面度相同，減少因摩擦力、變形及操作人員安裝過程中帶來的有害影響。因此，合理的定位方式和疊片方式將滿足安裝要求。

1.2.1 磁軛疊片定位方式

上、下段磁軛疊片將采用內(nèi)外圓同時(shí)定位方式(如圖1所示)。第一段磁軛疊片時(shí)沖片之間采用部分拉緊螺桿和長、短定位銷定位。磁軛外圓鴿尾槽內(nèi)從下到上裝有168個(gè)鴿尾定位工具。內(nèi)圓由定位整形疊片鍵(臨時(shí)疊片鍵)與磁軛凸鍵相配合的方式定位，使磁軛疊裝過程中磁軛沖片內(nèi)徑的周向不偏移和歪斜，降低磁軛壓緊后同一平面的波浪度，保證磁軛的徑向高差不大于1.5 mm。定位整形疊片鍵是按磁軛副鍵的長度及截面尺寸分成若干個(gè)小段。為兼顧疊片的連續(xù)性及垂直度，前后小段處設(shè)有過渡段尺寸，并且每小段疊片鍵配有把手，方便取出和整形沖片使用。而第二段磁軛整圓疊片至9層時(shí)需要安裝全部拉緊螺桿，內(nèi)圓由磁軛凸鍵、臨時(shí)疊片鍵及加強(qiáng)鍵定位，外圓由鴿尾定位工具定位、整形、導(dǎo)向。

圖1 磁軛疊片定位過程

1.2.2 磁軛沖片疊片方式

第一段磁軛采用的疊片方式是沖片為6張片疊為1層。順序?yàn)?，2層錯(cuò)開一個(gè)極距;第2，3層錯(cuò)開一個(gè)極距;第3，4層反向錯(cuò)開一個(gè)極距;第4，5層錯(cuò)開一個(gè)極距，以此類推向上疊片至第一段磁軛疊裝結(jié)束。第二段磁軛采用的疊片方式是沖片9張片疊為1層，共疊3層，順序?yàn)?，2層錯(cuò)開一個(gè)極距;第2，3層錯(cuò)開一個(gè)極距;疊片至第4層時(shí)按沖片為6張片疊一層，順序?yàn)榈?，4層反向錯(cuò)開一個(gè)極距;第4，5層錯(cuò)開一個(gè)極距;以此類推向上疊片至第二段磁軛疊裝結(jié)束。這樣的疊片方式疊片效率高，可降低每層沖片間縫隙的累加，從而保證良好的磁軛整體性及較小的斷面應(yīng)力。

1.3 磁軛段間安裝與對(duì)接工藝

磁軛段間的安裝與對(duì)接對(duì)于第二段磁軛的疊裝有著重要作用，也是保證整個(gè)磁軛裝配的重要環(huán)節(jié)。為此，段間的調(diào)平、支撐是兩段式磁軛裝配不可缺少的組成部分。

1.3.1 段間調(diào)平

按圖紙要求，第一段磁軛安裝結(jié)束后，拉緊螺桿頂端突出螺母小于2 mm，以便于第二段磁軛螺母位置的對(duì)接及安裝。在第一段磁軛的上磁軛壓板上放置42個(gè)撐塊，利用配加工撐塊的方法對(duì)第二段磁軛的下磁軛壓板進(jìn)行調(diào)平(如圖2所示)。通過試裝撐塊，測(cè)量其頂面來計(jì)算配刨量，要求撐塊的徑向高差不大于0.5 mm，且所有撐塊的波浪度在2 mm以內(nèi)，任意撐塊同周向相臨撐塊的高差不大于0.5 mm。

圖2 用撐塊調(diào)平上磁軛壓板水平

1.3.2 段間支撐

通過在第一段磁軛頂部均布28對(duì)楔鐵來提供第二段磁軛下端螺母的安裝和焊接空間，也為第二段磁軛疊裝提供支撐和調(diào)整作用。楔鐵的可調(diào)整高度為130 mm以便于第二段磁軛疊裝后點(diǎn)焊下方壓緊螺母。在安裝過程中，調(diào)整并測(cè)量楔鐵頂面的波浪度和相鄰高差，要求徑向楔鐵的高差不大于1 mm，所有楔鐵的波浪度在2 mm以內(nèi)，任意楔鐵同周向相臨楔鐵的高差不大于0.5 mm。磁軛段間臨時(shí)安裝21對(duì)加強(qiáng)鍵(加強(qiáng)鍵深入第一段磁軛長度約400 mm)，以便于第二段磁軛疊裝。

1.4 磁軛段間起落工藝

待兩段磁軛裝壓結(jié)束后，為了取出事前放置在磁軛段間的支撐工具(楔鐵)而不影響兩段磁軛的整體形位公差要求，首次采取將第二段磁軛整體抬起下落的方式。這一方法是在第一段磁軛每隔1個(gè)磁極的鴿尾下方放置1個(gè)千斤頂，整圓均布28個(gè)千斤頂，即每個(gè)千斤頂?shù)闹沃亓繛榈诙未跑椏傊亓康?/29。為了方便、準(zhǔn)確、勻速地將第二段磁軛抬起到指定位置，我們采用便攜式千斤頂。且每個(gè)千斤頂上放置1根φ60 mm×10 mm，長度1979 mm的支撐桿，為了保證支撐桿有足夠的支撐強(qiáng)度，我們經(jīng)過計(jì)算后采用冷拔鋼管的材料。操作前在支撐桿兩端各放1塊墊板，其中一塊墊板支撐在第二大段磁軛下壓板鴿尾處，墊板的大小正好可以阻擋鴿尾槽。要求每個(gè)千斤頂?shù)幕钊蠘?biāo)出行程，以便于第二段磁軛下放。操作過程中所有千斤頂同時(shí)逐步用力將第二大段磁軛向上頂起，使第二大段磁軛與楔鐵之間有均勻的1 mm左右間隙時(shí)，將楔鐵取出。當(dāng)所有千斤頂活塞同時(shí)降落時(shí)，每落下5 mm應(yīng)暫停，在確定所有千斤頂活塞均已降落5 mm后，才能再次下落，直至第二大段磁軛落至撐塊上為止。

2 結(jié)語

通過采用超長磁軛鍵安裝、磁軛疊裝、兩段式磁軛段間支撐的安裝及取出等轉(zhuǎn)子兩段式磁軛裝配工藝的研究，使轉(zhuǎn)子磁軛裝配質(zhì)量達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)制造質(zhì)量要求，驗(yàn)證了這些新工藝是切實(shí)可行的，有推廣價(jià)值，為今后巨型水輪發(fā)電機(jī)組兩段式磁軛制造安裝探索一條新路，為轉(zhuǎn)子磁軛裝配新工藝積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1]白延年.水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.