汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子下線裝配工具設(shè)計(jì)

王 聰

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈的下線及裝配質(zhì)量，直接關(guān)系到轉(zhuǎn)子的使用壽命。轉(zhuǎn)子線圈形狀達(dá)不到要求，可能會(huì)導(dǎo)致護(hù)環(huán)安裝困難，在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)線圈磨損，甚至槽襯擊穿導(dǎo)致發(fā)生匝間短路的現(xiàn)象，直接影響轉(zhuǎn)子使用壽命。因此，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在下線時(shí)需要用轉(zhuǎn)子下線裝配工具對(duì)端部線圈進(jìn)行壓型。本工具結(jié)構(gòu)為創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)，利用本工具可以很好的保證端部線圈壓型質(zhì)量，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

1 工具結(jié)構(gòu)

如圖1和圖2所示，轉(zhuǎn)子下線裝配工具主要由木桶、徑向壓環(huán)、臨時(shí)中心環(huán)、軸向壓環(huán)、下線木件組成。

1.木桶;2.徑向壓環(huán);3.臨時(shí)中心環(huán);4.軸向壓環(huán);5.下線木件圖1 轉(zhuǎn)子下線裝配工具三維結(jié)構(gòu)示意圖

1.木桶;2.徑向壓環(huán);3.臨時(shí)中心環(huán);4.軸向壓環(huán);5.下線木件圖2 轉(zhuǎn)子下線裝配工具二維結(jié)構(gòu)示意圖

2 工作原理

轉(zhuǎn)子線圈裝配采用圈式下線，先進(jìn)行最下匝線圈下線，然后釬焊端部接頭，再粘匝間絕緣，將所有線圈依次裝配。直線段線圈經(jīng)過(guò)敲打整形后，將槽楔打入槽楔槽內(nèi)，以固定直線段線圈。此時(shí)端部線圈還處于松散狀態(tài)，這就需要專(zhuān)用工具對(duì)端部線圈進(jìn)行整形和壓型。轉(zhuǎn)子下線裝配工具通過(guò)相互之間的配合將松散的端部線圈定位并施加壓力以達(dá)到整形和壓型的目的。壓型過(guò)后，端部線圈再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的加熱、保溫，最終達(dá)到定型的目的，為后期安裝護(hù)環(huán)提供條件。

3 主要零部件的設(shè)計(jì)

3.1 木桶

3.1.1 木桶作用

木桶是轉(zhuǎn)子下線和下線完畢后壓型時(shí)作為填充物和支撐線圈用的工具，它由很多木塊拼成一個(gè)整圓包在軸上，由兩層木塊組成1個(gè)木桶。勵(lì)端木桶和汽端木桶稍有不同，勵(lì)端有引出線，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮讓開(kāi)引出線。木桶外圓墊1～2 mm厚硬紙板。過(guò)去木桶材料均為硬木，形狀為圓筒，所以稱(chēng)為木桶，現(xiàn)在有的木桶材料改為層壓布板。

3.1.2 木桶結(jié)構(gòu)

如圖3所示，項(xiàng)1、項(xiàng)2為上下層木桶墊塊，為斜楔型，兩件為一對(duì)。根據(jù)安裝需要，E的寬度不應(yīng)大于90 mm，通常木桶墊塊分成24等分，若外圓弦長(zhǎng)超過(guò)90 mm，則木桶墊塊數(shù)增加。每?jī)蓧K之間再留1～2 mm間隙，用作調(diào)整。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)端最內(nèi)層線圈還存在直線段，所以墊塊形狀還要根據(jù)最內(nèi)層線圈的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。項(xiàng)2下層木桶墊塊端部通孔是用于拆卸木桶的，項(xiàng)3為填塊，作用是填塞通風(fēng)槽，防止上下層墊塊局部出現(xiàn)懸空，以避免壓緊時(shí)受力過(guò)大而產(chǎn)生滑落、斷裂等現(xiàn)象。

1.上層木桶墊塊;2.下層木桶墊塊;3.填塊圖3 木桶結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 徑向壓環(huán)

3.2.1 徑向壓環(huán)作用

當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈全部下到轉(zhuǎn)子槽內(nèi)后，用徑向壓環(huán)來(lái)進(jìn)行線圈直線部分及端部壓型。

3.2.2 徑向壓環(huán)結(jié)構(gòu)

如圖4所示，壓環(huán)體由4瓣組成，用螺栓把合，壓環(huán)體長(zhǎng)度由軸端到臨時(shí)中心環(huán)距離確定。壓環(huán)體內(nèi)徑為線圈尺寸+4 mm，兩端開(kāi)有空刀槽，軸端一側(cè)空刀目的是避開(kāi)槽襯伸出轉(zhuǎn)子本體的部分，以免在使用時(shí)壓壞槽襯；中心環(huán)一側(cè)空刀目的是與臨時(shí)中心環(huán)配合。為了方便拆卸，在螺栓把合面上設(shè)置了頂起螺孔(只有2個(gè)1/4環(huán)有此螺孔)，拆卸時(shí)先松開(kāi)把合螺栓，再將螺釘旋入頂起螺孔施加力即可實(shí)現(xiàn)拆卸；壓環(huán)體徑向厚度選30～80 mm。

圖4 徑向壓環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 臨時(shí)中心環(huán)

3.3.1 臨時(shí)中心環(huán)作用

臨時(shí)中心環(huán)用于轉(zhuǎn)子線圈壓型時(shí)代替產(chǎn)品中心環(huán)，其軸向定位是靠?jī)?nèi)圓上的凸臺(tái)卡在轉(zhuǎn)子軸上的凹槽來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.3.2 臨時(shí)中心環(huán)結(jié)構(gòu)

如圖5所示，臨時(shí)中心環(huán)為分瓣結(jié)構(gòu)以便于拆裝。半環(huán)體內(nèi)側(cè)帶有凸臺(tái)，凸臺(tái)徑向尺寸、寬度尺寸及位置尺寸根據(jù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)軸凹槽尺寸確定；半環(huán)體外徑尺寸與徑向壓環(huán)空刀配合， 半環(huán)體內(nèi)徑尺寸與產(chǎn)品轉(zhuǎn)軸相配，半環(huán)體厚度選取范圍為30～80 mm；每個(gè)半環(huán)體有兩個(gè)觀察孔，用于觀察軸向壓環(huán)的移動(dòng)情況；兩個(gè)半環(huán)體通過(guò)螺栓把合形成整環(huán)。頂緊螺釘用于對(duì)軸向壓環(huán)施加徑向力。

圖5 臨時(shí)中心環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 軸向壓環(huán)

3.4.1 軸向壓環(huán)作用

當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈全部下到轉(zhuǎn)子槽內(nèi)后，用軸向壓環(huán)對(duì)線圈端部進(jìn)行軸向壓型。

3.4.2 軸向壓環(huán)結(jié)構(gòu)

如圖6所示，軸向壓環(huán)由兩件半環(huán)體組成，用螺栓把合，半環(huán)體外徑與轉(zhuǎn)子線圈外徑尺寸一致，內(nèi)徑比最內(nèi)層線圈最低平面小2 mm，半環(huán)體厚度取15～25 mm。

圖6 軸向壓環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

3.5 下線木件

3.5.1 下線木件作用

在線圈下入轉(zhuǎn)子后，為使伸出鐵心外的端部線圈均能保持整齊，每?jī)蓚€(gè)線圈之間采用木件楔入代替永久楔塊。

3.5.2 下線木件結(jié)構(gòu)

下線木件共分3種，分別為極心墊塊、橫軸墊塊、縱軸墊塊，如圖7所示。

極心墊塊是放在軸齒端面和1號(hào)線圈之間用于楔緊1號(hào)線圈的，設(shè)計(jì)原則是將墊塊安裝后盡可能與1號(hào)線圈的接觸面積大且不高于最外層線圈即可，墊塊材質(zhì)為硬木。

橫軸墊塊用于楔緊橫向相鄰的兩個(gè)線圈。如圖8所示為橫軸墊塊尺寸示意圖，H尺寸為每?jī)蓚€(gè)相鄰線圈之間的軸向距離，L1=(最外層線圈外徑-最內(nèi)層線圈內(nèi)徑-5 mm)/2，L2取40～60 mm，墊塊間距取150～200 mm，墊塊材質(zhì)為硬木。

圖7 下線木件裝配示意圖

圖8 橫軸墊塊結(jié)構(gòu)示意圖

縱軸墊塊用于楔緊縱向相鄰的兩個(gè)線圈。如圖9所示為縱軸墊塊尺寸示意圖，楔塊的外形與兩組線圈之間的空隙形狀是一致的H1、H2和L1、L2根據(jù)兩組線圈之間的空隙確定，其中L2=(最外層線圈外徑-最內(nèi)層線圈內(nèi)徑-5 mm)/2，M取80～120 mm，墊塊間距取150～200 mm，墊塊材質(zhì)為硬木。

4 轉(zhuǎn)子下線裝配工具使用方法及注意事項(xiàng)

首先按圖1和圖2結(jié)構(gòu)，將項(xiàng)1木桶填充在內(nèi)匝線圈和轉(zhuǎn)軸之間，調(diào)整好位置及高度，并保證木桶端部不露出線圈之外。在木桶外圓墊1～2 mm厚硬紙板，用膠帶纏好；再將項(xiàng)5下線木件按一定距離擺放到線圈與線圈之間、線圈與轉(zhuǎn)子端面之前；將項(xiàng)4軸向壓環(huán)緊貼線圈端部擺放；將項(xiàng)3臨時(shí)中心環(huán)固定于轉(zhuǎn)子軸上的擋板槽并通過(guò)螺栓進(jìn)行把合；再將項(xiàng)2徑向壓環(huán)安裝到指定位置并把合螺栓。旋轉(zhuǎn)項(xiàng)3臨時(shí)中心環(huán)上的頂緊螺釘并頂緊項(xiàng)4軸向壓環(huán)，使軸向壓環(huán)壓緊線圈端部；再將項(xiàng)2徑向壓環(huán)的把合螺栓把緊，從而產(chǎn)生徑向力壓緊線圈，以達(dá)到壓型的目的。將壓好型的線圈連同工具進(jìn)行整體加熱、保溫、定型。拆卸時(shí)，先松開(kāi)項(xiàng)2徑向壓環(huán)的把合螺栓，從軸端部取出項(xiàng)2徑向壓環(huán)；再拆卸項(xiàng)3臨時(shí)中心環(huán)和項(xiàng)4軸向壓環(huán)；最后通過(guò)用鉤子放入項(xiàng)1木桶的下層木桶墊塊端部Φ10 mm孔用力拉出即可將項(xiàng)1木桶拆散，再一一取出木桶墊塊，最后取出項(xiàng)5下線木件實(shí)現(xiàn)工具的全部拆卸。

圖9 縱軸墊塊結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

本工具結(jié)構(gòu)新穎，實(shí)用性強(qiáng)，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子下線時(shí)利用本工具可以很好的完成對(duì)松散的端部線圈進(jìn)行整形和壓型，再進(jìn)行加熱、保溫和定型，最終得到符合尺寸要求的規(guī)整的端部線圈，為后續(xù)裝配護(hù)環(huán)提供條件。