凱恩吉6號磁軛裝配現場安裝工藝

任　翔

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱　150040)

凱恩吉6號磁軛裝配現場安裝工藝

任翔

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

摘要：介紹了凱恩吉電站6號水輪發(fā)電機組磁軛的主要結構、現場裝配的工藝難點和控制辦法。通過現場實際問題的分析，提出了現場安裝工藝方案，尤其是測量裝焊副立筋和磁軛堆疊安裝上壓板兩個關鍵步驟，體現了解決方案的難點和亮點。該方案為同行業(yè)技術人員提供了借鑒。

關鍵詞：磁軛裝配；副立筋；磁軛疊片

0引言

凱恩吉電站位于尼日利亞尼日爾州尼日爾河流域，是尼日利亞境內已投產的大型水電站之一。該電站由于長期管理維護不到位，多臺機組已無法保證正常投產，需進行大修改造。6號水輪發(fā)電機組為其中一臺，其發(fā)電機部分為全新制造安裝。該6號水輪發(fā)電機組單機容量120 MW，額定轉速107.1 r/min，磁軛裝配總質量198.3 t，磁軛外徑φ9 789 mm，磁軛高度1 810 mm。其磁軛裝配流程和工序比較復雜。

1工藝難點

此結構磁軛裝配的工藝難點在于如何控制磁軛外緣的各項尺寸及形位公差，包括：磁軛半徑、垂直度、圓度及偏心。一般從兩個方面來進行控制：一是控制副立筋裝焊后的各項尺寸及形位公差，由于副立筋是磁軛裝配的基準定位基礎，因此要求副立筋裝配前測量數據須準確，嚴格按照測量數據進行加工，嚴控焊接變型；二是在磁軛沖片疊裝過程中控制磁軛外緣各項尺寸，此部分要求磁軛在疊裝過程中使用定位工裝且及時對磁軛外緣進行測量并調整。

2安裝工藝

磁軛裝配工藝流程：調整轉子支架中心體→安裝、調整轉子測圓架→組焊外環(huán)組件→測量副立筋配刨數據→廠內配刨副立筋→裝焊副立筋→安裝下壓板→磁軛堆疊、安裝上壓板→磁軛熱加墊→掛裝制動環(huán)→全面清理[1]。

2.1調整轉子支架中心體

中心體支墩擺放在基礎上，調平后固定。將轉子中心體擺放在中心體支墩上，調整楔子板用以校平轉子中心體。確保中心體圓盤上平面的水平誤差不超過0.05 mm/m，轉子中心體水平調整合格后，點焊楔子板，固定中心體。

2.2安裝調整測圓架

轉子測圓架(見圖1)吊放在轉子中心體圓盤平面上，以轉子中心體圓盤內圓止口及轉子測圓架下平面止口為基準，在測量孔中塞塞尺，測量兩止口間隙，通過調整轉子測圓架中心，其間隙差值控制在≤0.05 mm的合格范圍內。轉子測圓架中心調整合格后用M90螺栓將其固定在轉子中心體圓盤上，調整轉子測圓架配重塊，使轉子測圓架支臂達到水平。檢查轉子測圓架測量范圍，保證測圓架在測量范圍內可自由伸縮，檢查完畢后整體固定。

圖1　轉子測圓架示意圖

2.3組焊外環(huán)組件

在外環(huán)組件下方位置的基礎板上放置支墩，調節(jié)好高度，然后掛裝外環(huán)組件并調整，要求如下：

3) 主立筋垂直度≤0.15 mm/m；

4) 合縫處錯口≤2 mm；

5) 掛鉤上平面高程差≤1.5 mm；

6) 相鄰掛鉤高程差≤1 mm。

調整合格后，用把合螺栓緊固中心體及外環(huán)組件，并按照焊接專業(yè)要求將中心體及外環(huán)組件焊接成整體。焊接完畢后檢查主立筋半徑、主立筋間弦距、主立筋垂直度、掛鉤上平面高程，并做好檢查記錄。

2.4測量、裝焊副立筋

由于凱恩吉電站當地無機加工能力，因此副立筋的配加工工序無法在當地進行。現場測量副立筋的配刨數據，并將此數據反饋至廠內；廠內根據此數據配加工副立筋，然后將配加工好的副立筋發(fā)貨至現場；現場按編號裝焊副立筋。具體工藝流程如下：

1) 選取垂直度最好的主立筋，將此定位筋編號為1號，然后按順時針方向按順序將所有主立筋進行編號(見圖2)。

2) 在所有主立筋上端頭上方安裝配筋測量工具并調平配筋測量工具。

3) 調整配筋測量工具的半徑、弦距及扭斜，要求如下。

①R1-R2≤0.10 mm

②R=(RC-r)±0.05 mm

③Ln=(L-2r)±0.20 mm

4) 測量并計算得出每根副立筋四角配加工后的厚度數據，將此數據反饋至廠內。

5) 廠內按此數據配加工副立筋并對應編號后發(fā)貨至現場。

6) 現場按對應編號將副立筋用C型夾固定在主立筋外援，再用螺釘把緊固定副立筋。

7) 復測副立筋的半徑、弦距、徑向及周向傾斜，如有超差情況需修磨副立筋背部。

8) 點焊副立筋四周，然后間隔替換把合螺釘為埋入式頂絲。

9) 將頂絲位置進行塞焊，冷卻后替換其余螺釘并再次進行塞焊。

10) 滿焊副立筋四周。

現場裝配副立筋時發(fā)現編號為6號的副立筋配加工錯誤，長度方向上兩端厚度尺寸被配反。由于現場無二次配加工能力，因此現場對此副立筋作如下處理：將該副立筋上下端掉轉后安裝，該副立筋左右兩端厚度尺寸有偏差，適當修磨其背部。該副立筋調整并裝焊在轉子支架主立筋上之后，在上端無橫向鍵槽位置按圖紙所示，利用氣刨配合手工修磨的方式重新加工該橫向鍵槽，下端原有橫向鍵槽不再做處理。

圖2　配筋測量工具調整示意圖

2.5安裝下壓板

沿磁軛下壓板圓周均布支墩并調整支墩高度，合格后擺放下壓板，要求下壓板徑向水平偏差不超過0.5 mm，周向波浪度不超過2 mm，半徑差不超過1 mm。下壓板調整合格后用磁軛沖片檢查下壓板穿心孔位置，全部穿心孔位置合格后將磁軛下壓板與立筋點焊固定。

2.6磁軛堆疊、安裝上壓板

磁軛凸鍵插入副立筋鍵槽之中，并調整磁軛凸鍵使之位于副立筋鍵槽中央，放入磁軛副鍵并輕微打緊，用于臨時固定磁軛凸鍵。在下壓板穿心螺桿孔中插入定位銷，每個磁軛下壓板至少需插入3根定位銷，定位銷需隨著疊裝高度增加而提升。以磁軛凸鍵及定位銷為基準，開始疊片，疊片至120 mm高時調整磁軛外圓尺寸、磁軛圓度，調整合格后在T尾處安裝T尾定位工具。全部安裝完畢后疊片至600 mm高，磁軛每疊600 mm進行一次預壓，共預壓3次。預壓時用工具螺桿傳入磁軛穿心螺桿孔中，并按所需高度加裝傳力柱，然后用風扳機進行壓緊，預壓時風扳機需由中圈向內圓再向外圈的順序90°方向對稱壓緊。每次預壓時需分多次壓緊，每次壓緊量不可過大。每次預壓結束后檢查磁軛外徑、圓度、偏心、磁軛內外高度，合格后磁軛內外圓用不小于φ20 mm的圓鋼搭焊固定。磁軛沖片全部堆疊完成后，裝上壓板并做最后壓緊，壓緊后測量磁軛圓度、垂直度、半徑、高度、偏心。測量數據合格后將工具螺桿對稱、逐一更換為永久螺桿，更換順序為由內向外，每對稱拆兩根工具螺桿后需即刻穿入永久螺桿并把緊螺母。每對永久螺桿更換結束后方可更換下一對，永久螺桿全部更換完成后用液壓拉伸器對永久螺桿進行拉伸并把緊螺母，拉伸順序為中圈、內圈、外圈，要求對稱逐步拉伸，不可一次拉伸到位。全部螺母把緊完畢后測量磁軛外徑、圓度、偏心、磁軛內外高度及永久螺桿伸長值，抽檢螺桿伸長值需在2.4～2.5 mm范圍內，如伸長值不達標，需再次對永久螺桿進行拉伸。

此結構磁軛裝配在疊裝過程中要求必須使用定位銷作為主定位工裝，T尾定位工具作為輔助定位工裝，磁軛凸鍵僅可作為初期階段的定位基準。不可單獨將T尾定位工具和磁軛凸鍵視為主定位工裝，避免磁軛穿心螺桿孔在疊裝及預壓過程中產生錯牙，致使永久螺桿與穿心螺桿孔產生干涉。如果在更換永久螺桿的過程中存在輕微干涉的情況，可用穿心螺桿孔圓拉刀對穿心螺桿孔做適當的銑修處理。

此結構磁軛裝配中的永久螺桿與穿心螺桿孔的間隙很小，且磁軛沖片層間存在微小錯牙，因此永久螺桿在一定程度上可視為定位銷，而此結構磁軛裝配磁軛疊裝工序又存在另一種工藝方案，即利用永久螺桿替代定位銷作為磁軛沖片疊裝時的主定位工裝。本臺磁軛裝配在第一次預壓之后至最終壓緊之前對這種工藝方案進行了驗證。驗證結果為利用此方案可完成磁軛疊裝工序，最終壓緊后磁軛外緣各項尺寸及形位工差滿足圖紙及技術文件要求。對比兩種工藝方案，利用永久螺桿替代定位銷的方案的優(yōu)點是在疊裝過程中不必對永久螺桿進行提升，即磁軛中不存在無主定位的部位，減少了磁軛在疊裝及預壓過程中沖片產生位移的可能性；缺點是永久螺桿伸出沖片上表面的部位過高，導致每張沖片的疊裝難度增大，且在疊裝過程中沖片易傷害永久螺桿，導致遺留安全隱患。通過兩種工藝方案的對比，永久螺桿替代的工藝方案應僅作為備用方案，在定位銷無法使用的情況下方可采用此方案。

2.7磁軛熱加墊

抽出磁軛副鍵，將磁軛凸鍵吊出，測量副立筋鍵槽槽底與磁軛內圓鍵槽槽底的距離，上下兩端均需測量，并計算出應墊墊片的厚度指，對每個主立筋都重復此工序。按照計算值準備墊片，可兼顧磁軛外圓尺寸對墊片厚度進行微調，全部測量結束后移走磁軛下方的支墩，同時監(jiān)測磁軛下沉量。

在磁軛下方及外圓位置布置加熱器并接好電源，用苫布將磁軛整體罩好，然后開始均勻加熱磁軛。加熱時檢測副立筋鍵槽槽底與磁軛內圓鍵槽槽底的距離，該距離比墊片大1 mm時具備加墊條件，停止加熱。

在加熱的同時將墊片搭焊在磁軛凸鍵下端，在停止加熱后隨凸鍵一起裝入主立筋鍵槽中，然后插入副鍵并打緊。全部凸、副鍵安裝完畢后，將磁軛溫度緩慢降至室溫，并再次測量磁軛外徑、圓度、垂直度及高度尺寸。合格后搭焊所有永久螺桿及螺母，割除磁軛副鍵凸出主立筋的部分，最后裝配卡鍵、護板等其他零部件[2]。

2.8掛裝制動環(huán)

掛裝制動環(huán)并調整制動環(huán)水平，制動環(huán)與磁軛下壓板之間需加墊5 mm墊片。要求安裝機組轉動方向制動環(huán)摩擦面后一塊不可高于前一塊，整體波浪度不大于2 mm。調整合格后把緊螺母并點焊固定。

2.9全面清理

徹底清理轉子磁軛，要求任何部位不可留有雜物、焊渣等。

3結語

凱恩吉6號水輪發(fā)電機組磁軛裝配因安裝工藝成熟、可操作性強、安裝單位經驗豐富、 質量體系健全，使得磁軛裝配工序順利完成。所有檢測數據均優(yōu)于安裝標準要求，為后續(xù)工作奠定了堅實的基礎。但副立筋的配加工錯誤也反映出此類型的磁軛裝配在結構及工藝方面尚有可優(yōu)化的空間，即減少配加工的工藝方法，多采用可在工地現場進行調整的工藝方案。此結構磁軛裝配下一步的工藝研究方向應為取消副立筋的配加工工藝，采取直接在工地現場調整并裝焊副立筋或磁軛凸鍵的工藝方案，如此有望突破目前的工藝局限性。

參考文獻

[1]周峰.雙溝水電站發(fā)電機轉子安裝工藝[J].上海大中型電機，2011，(01)：28-30.

[2]周厚生.水輪發(fā)電機組安裝與檢修[M].鄭州：黃河水利出版社，2009.