苗尾電站定子機(jī)坑1次定位裝配方法

余天才，舒發(fā)兵

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

1 概述

苗尾電站定子機(jī)座采用斜向筋結(jié)構(gòu)，斜向筋數(shù)為14個(gè)；定子機(jī)座包括下環(huán)板在內(nèi)，共計(jì)有7層環(huán)板，環(huán)板外側(cè)呈多邊形，機(jī)座外徑Ф15 600 mm，高5 115 mm，機(jī)座分5瓣到貨，總重量為112.462 t。

在定子機(jī)座上環(huán)板的+Y偏+X方向25°位置有1塊不銹鋼板，-Y偏-X方向40°中性點(diǎn)設(shè)備位置有2塊不銹鋼板，材質(zhì)均為06 Cr19 Ni10，其余材質(zhì)為Q345 B和Q235 B。機(jī)座分上、下環(huán)板各一層、中環(huán)板5層，下環(huán)板板厚為50 mm，其余環(huán)板板厚20 mm，下環(huán)板與中間環(huán)板的間距為425 mm，其余環(huán)板的間距均為395 mm。

苗尾電站定子鐵心內(nèi)徑Ф13 060 mm，鐵心高度為2 380 mm，鐵心總重284.756 t。由53段高 34 mm、4段高 38 mm、2段高 39 mm 及 58段高6 mm的通風(fēng)溝構(gòu)成。定子沖片采用0.5 mm厚硅鋼片，每張沖片有3個(gè)鴿尾槽，雙面涂F級(jí)絕緣漆。

鐵心整圓504槽42拼錯(cuò)開1/3疊片，沖片通過126根雙鴿尾筋、托塊與定子機(jī)座相連接。鐵心采用252顆穿芯螺桿與上下齒壓板、蝶簧、壓力擋圈、絕緣墊圈、墊圈、圓螺母對(duì)進(jìn)行壓緊，可有效防止發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后鐵心松動(dòng)。

2 施工方法選擇

定子機(jī)坑內(nèi)1次定位不做2次調(diào)整，主要有兩種施工情況，施工過程中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求選擇。

方法1：座環(huán)加工完成后以座環(huán)加工基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)點(diǎn)，精確找準(zhǔn)機(jī)組中心；以座環(huán)固定導(dǎo)葉中心高程的平均值為機(jī)組安裝高程，并將機(jī)組中心返點(diǎn)至機(jī)座下環(huán)板下面的8個(gè)自制鋼支墩上，作為機(jī)組中心的基準(zhǔn)樣點(diǎn)。同時(shí)以機(jī)組安裝高程為基準(zhǔn)，將高程樣點(diǎn)返點(diǎn)至風(fēng)洞外圍混凝土上和下機(jī)架外圍混凝土上，分別用于后期機(jī)座安裝高程調(diào)整和下機(jī)架安裝高程調(diào)整。待定子疊片完成，所有平臺(tái)拆除后再進(jìn)行水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝工作。

該方法的限制條件是，座環(huán)加工開工時(shí)間較早，必須在定子機(jī)座組裝前完成，機(jī)組安裝施工工期整體較長(zhǎng)。

方法2：先對(duì)座環(huán)進(jìn)行機(jī)坑測(cè)定，計(jì)算并確定機(jī)組中心，在座環(huán)內(nèi)部設(shè)置中心基準(zhǔn)樣點(diǎn)，用于后期的座環(huán)加工。以座環(huán)固定導(dǎo)葉中心高程的平均值為機(jī)組安裝高程，并將機(jī)組中心返點(diǎn)至機(jī)座下環(huán)板下面的8個(gè)自制鋼支墩上，作為機(jī)組中心的基準(zhǔn)樣點(diǎn)。同時(shí)以機(jī)組安裝高程為基準(zhǔn)，將高程樣點(diǎn)返點(diǎn)至風(fēng)洞外圍混凝土上和下機(jī)架外圍混凝土上，分別用于后期機(jī)座安裝高程調(diào)整和下機(jī)架安裝高程調(diào)整。吊裝座環(huán)加工車床，進(jìn)行座環(huán)加工。安裝定子測(cè)圓架和定子疊片站人平臺(tái)，開始定子裝配工作。

該方法的限制條件是，座環(huán)加工完成后車床無法吊出機(jī)坑；需等定子疊片完成，站人平臺(tái)和機(jī)座中心柱測(cè)圓架平臺(tái)拆除后才能吊出機(jī)坑。

實(shí)際施工過程中，上述兩種方法可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作面移交情況和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工期情況進(jìn)行選擇。苗尾電站因工期相對(duì)寬裕，4臺(tái)機(jī)定子在機(jī)坑組裝不做2次調(diào)整的施工方法均采用了方法1。

3 施工方法

3.1 安裝流程

工程在實(shí)際施工過程中需先熟悉技術(shù)文件及相關(guān)資料，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，確定施工方案，確保編制的施工方案有可行性和可操作性。精心組織各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，為后期施工做好鋪墊，確保施工的安全、質(zhì)量受控。以苗尾電站定子裝配為例，詳細(xì)安裝流程圖如圖1所示。

圖1 苗尾電站定子機(jī)坑疊片施工流程圖

3.2 施工方法

3.2.1 鋼支墩制作安裝

定子中心確定用鋼支墩共計(jì)8個(gè)，可采用Ф114×4 mm的碳鋼管及厚20 mm的鋼板制造。鋼支墩制造時(shí)高度應(yīng)根據(jù)定子疊片站人平臺(tái)高度和定子測(cè)圓架中心柱底座高度確定，確保鋼支墩安裝后基準(zhǔn)樣點(diǎn)的測(cè)點(diǎn)位置能夠滿足測(cè)圓架中心柱加工部位的測(cè)量高度要求。鋼支墩制造如圖2所示。

對(duì)于外加劑生產(chǎn)廠家來講，任何一種性能的外加劑都要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求，按照GB 50119—2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》正確地選用混凝土外加劑，摻量要合理、準(zhǔn)確。

圖2 定子中心確定用鋼支墩制造圖

鋼支墩制造完成后，先擺放一段時(shí)間，讓焊接應(yīng)力盡量釋放。鋼支墩用膨脹螺栓安裝在定子機(jī)座下環(huán)板下部位置的混凝土上。安裝時(shí)以軸線為起點(diǎn)，均分8等份。定子中心柱調(diào)整時(shí)采用位于機(jī)組軸線位置4個(gè)鋼支墩上的基準(zhǔn)樣點(diǎn)，另外4個(gè)基準(zhǔn)樣點(diǎn)用于中心柱的中心校核。鋼支墩安裝時(shí)應(yīng)距離定子站人平臺(tái)應(yīng)不小于150 mm，以免平臺(tái)吊裝時(shí)碰到，鋼支墩安裝完成后應(yīng)做好保護(hù)工作。鋼支墩安裝位置如圖3所示。

圖3 鋼支墩安裝示意圖

3.2.2 中心、高程返點(diǎn)

中心返點(diǎn)采用掛鋼琴線的施工方法。座環(huán)加工完成后，安裝定子機(jī)坑疊片站人平臺(tái)，求心梁架設(shè)在發(fā)電機(jī)層，并做好絕緣措施。采用掛鋼琴線的方法，以座環(huán)下環(huán)板的加工面為基準(zhǔn)，用內(nèi)徑千分尺確定機(jī)組的中心，并將機(jī)組中心的基準(zhǔn)樣點(diǎn)返至已經(jīng)安裝完成的8個(gè)鋼支墩上，做好標(biāo)識(shí)和記錄。

高程返點(diǎn)采用高差測(cè)量法。中心返點(diǎn)完成后，從求心梁上掛鋼卷尺到座環(huán)位置，采用水準(zhǔn)儀將相對(duì)高程，分別返至下機(jī)架機(jī)坑外圍的混凝土墻壁上和風(fēng)洞內(nèi)的混凝土墻壁上，作為后期下機(jī)架安裝和定子安裝時(shí)的高程基準(zhǔn)樣點(diǎn)。

3.2.3 定子機(jī)座組裝調(diào)整

第一瓣（軸線方向的一瓣）定子機(jī)座吊入機(jī)坑后以機(jī)組中心為基準(zhǔn)，按照設(shè)計(jì)值調(diào)整下環(huán)板內(nèi)側(cè)兩端到機(jī)組中心的距離，滿足要求后用鋼管或者槽鋼加固牢靠。按照吊裝順序和工藝要求依次吊裝其余定子機(jī)座，調(diào)整并組焊。

定子中心、高程調(diào)整。定子機(jī)座組焊完成后，定子機(jī)座中心調(diào)整時(shí)以定子測(cè)圓架為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時(shí)機(jī)座中心偏差可控制在1 mm以內(nèi)。定子高程調(diào)整時(shí)以返點(diǎn)在機(jī)坑外圍混凝土墻上的高程點(diǎn)為基準(zhǔn)樣點(diǎn)。機(jī)座上基準(zhǔn)點(diǎn)以下環(huán)板一周的測(cè)量數(shù)據(jù)（測(cè)量數(shù)據(jù)可選擇12點(diǎn)）為準(zhǔn)，計(jì)算下齒壓板的安裝高程和配刨量，并考慮下環(huán)板的波浪度和工藝要求，確保下環(huán)板有最小加工余量的同時(shí)又能保證不超出最大加工量為準(zhǔn)。

3.2.4 定子機(jī)座二期混凝土澆筑及預(yù)緊

定子中心，高程調(diào)整完成后澆筑定子基礎(chǔ)二期混凝土，待二期混凝土澆筑完成達(dá)到7 d的養(yǎng)護(hù)期后用液壓拉伸器預(yù)緊30%的力矩。

3.2.5 定位筋調(diào)整及下齒壓板配刨量計(jì)算

定子基礎(chǔ)螺栓預(yù)緊，是定位筋調(diào)整的前提條件。定位筋調(diào)整前先通過鋼支墩上的基準(zhǔn)樣點(diǎn)檢查并校核測(cè)圓架的中心，定位筋調(diào)整方法與定子在安裝間、廠內(nèi)組裝時(shí)調(diào)整方法相同，在此就不再詳述。

下齒壓板的數(shù)據(jù)測(cè)量及配刨方法。下齒壓板調(diào)整前先在下環(huán)上疊5 mm左右的定子片，并標(biāo)出定子穿心螺桿的位置，鉆穿心螺桿孔。將下齒壓板按照工藝文件要求擺放到下環(huán)板上，調(diào)整下齒壓板，并用定子片校核下齒壓板位置的準(zhǔn)確性，最后用水準(zhǔn)儀測(cè)量下齒壓板的4個(gè)點(diǎn)（內(nèi)外各2個(gè)點(diǎn)）的對(duì)應(yīng)高程，最終根據(jù)定子的安裝高程準(zhǔn)確計(jì)算下齒壓板的配刨量。

3.2.6 定子疊片及中心校核

定子在機(jī)坑內(nèi)疊片的施工工藝與其他電站疊片工藝相同，在此就不詳述。定子疊片完成，進(jìn)行磁化試驗(yàn)前，采用液壓拉伸器對(duì)稱的將定子機(jī)座的基礎(chǔ)螺栓預(yù)緊到100%的力矩。定子磁化試驗(yàn)后，將求心梁安裝于發(fā)電機(jī)層，利用求心器、鋼琴線、內(nèi)徑千分尺以座環(huán)中心為機(jī)組中心，測(cè)量定子圓度，并校核定子中心。

4 施工注意事項(xiàng)

定子機(jī)坑1次定位不做2次調(diào)整的施工方法，施工過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）是否先進(jìn)行座環(huán)加工，還是座環(huán)加工和疊片工作同時(shí)進(jìn)行，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度確定。

（2）用于定子中心調(diào)整的基準(zhǔn)樣點(diǎn)應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)，防止施工碰撞。

（3）定子高程調(diào)整時(shí)應(yīng)考慮下齒壓板的最小加工量和最大加工量。最小加工量可以取1～2 mm，最大加工量也應(yīng)比設(shè)計(jì)值小1～2 mm。

（4）定位筋調(diào)整前定子基礎(chǔ)螺栓應(yīng)預(yù)緊一定力矩。

（5）定子磁化試驗(yàn)前基礎(chǔ)螺栓應(yīng)預(yù)緊到100%力矩。

（6）定子疊片完成后，應(yīng)以機(jī)組中心為基準(zhǔn)對(duì)定子中心進(jìn)行復(fù)核。

5 結(jié)語

苗尾電站4臺(tái)機(jī)定子在機(jī)坑內(nèi)1次定位不做2次調(diào)整的施工方法，解決了定子吊裝調(diào)整時(shí)使機(jī)座產(chǎn)生彈性變形的施工問題。苗尾電站4臺(tái)機(jī)定子在機(jī)坑內(nèi)裝配完成后各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)均達(dá)到廠家優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。目前4臺(tái)機(jī)均已發(fā)電，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，性能優(yōu)良，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)及合同文件要求，該施工方法將給以后大型水電站的定子在機(jī)坑內(nèi)組裝提供借鑒。