緬甸道耶坎II 級水電站水輪發(fā)電機定子鐵芯裝配工藝

徐磊

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙410004）

1 概述

道耶坎II 級水電站位于Sittaung河流域的Thaukyegat 河上，距仰光北部城市Taungoo市約21km。距離緬甸首都仰光約301 km。工程包括3 臺套41MW立式混流水輪發(fā)電機組。

道耶坎電站定子在現(xiàn)場完成鐵片疊裝，機座在廠內(nèi)分為3 瓣加工，運至安裝現(xiàn)場，單件重13T。機座在現(xiàn)場把合后，焊接組合縫。定子機座外徑7200mm，總高2860mm。共54 個定位筋，定位筋的裝配為整個鐵芯裝配的難點與關(guān)鍵控制點。其安裝質(zhì)量的直接影響后續(xù)鐵片疊裝尺寸。按設(shè)計工藝，定位筋為“死筋”，即定位筋與托塊，托塊與機座環(huán)板均焊接成整體，成型后再沒有活動余量。這就對安裝過程的工藝控制增加了難度，尤其焊接應(yīng)力變形與反變形的掌控顯得更加重要。鐵芯分32 小段，段間疊裝通風槽片，鐵芯裝配后內(nèi)徑5390mm，共用57000 張鐵片（包括基本片與短齒片）。定子鐵芯裝配后總重82T。

2 定子機座焊接

2.1 定子機座焊接場地要求

定子放置場地周圍距定子機座2～3m范圍內(nèi)各點溫差不大于3℃，晝夜溫差，應(yīng)不大于7℃。定子機座應(yīng)避免陽光照射、雨水澆淋和直接承受冷、熱氣流的吹襲。裝配場地的平均照明功率不小于10W/m2。裝配場地應(yīng)清潔、干凈，布置整齊，通風良好。由于緬甸道耶坎水電站場地限制，定子安裝工位周圍還有多個工作面同時作業(yè)。為了避免其它作業(yè)面產(chǎn)生的灰塵與飛濺物的影響，在定子外圍整體搭設(shè)防塵棚，與外界環(huán)境隔離，以保證定子內(nèi)的清潔施工環(huán)境。

2.2 定子機座組圓及定子測圓架安裝

定子機座組圓可以在機坑進行，也可以在安裝間進行。緬甸道耶坎水電站為了保證工序的流水作業(yè)連貫性，在施工規(guī)劃中，將定子組圓、疊片工序放置在安裝間進行。定子鐵芯裝配完成后，再整體將定子吊裝入機坑，繼續(xù)進行定子卷線裝配。同時在安裝間進行另外一臺定子鐵芯裝配工作。在安裝間進行定子機座組拼，鐵片疊裝的優(yōu)點是，施工平臺搭設(shè)方便，垂直交叉作業(yè)少，便于定子測圓架安裝與固定。

2.2.1 用外徑千分尺測量測圓架中心柱直徑，記錄測量尺寸、時間、環(huán)境溫度。根據(jù)定子鐵芯相關(guān)圖紙分布要求，放置定子疊片支墩。將分瓣定子機座運至安裝間臨時場地放置，清掃分瓣定子機座，定子機座把合面應(yīng)平整無高點。

2.2.2 根據(jù)定子鐵芯疊片相關(guān)圖紙，將任意一瓣機座吊放在定子鐵心疊片支墩上，注意該分瓣定子機座的方位應(yīng)以定子機座為基準。在機座下方設(shè)置臨時千斤頂，利用螺栓和螺母將定子機座與定子鐵心疊片支墩固定在一起。按編號分別將其余分瓣定子機座吊放并固定在定子鐵心疊片支墩上。用千斤頂調(diào)整定子機座合縫處徑向、軸向錯牙，把緊定子機座合縫板組合螺栓。調(diào)整完成后拆除臨時千斤頂。以定子機座下環(huán)板處的孔為基準，利用測圓架底盤調(diào)整螺釘，將測圓架中心柱與孔的同心度初調(diào)整到圖紙要求范圍以內(nèi)。（關(guān)于千斤頂?shù)倪x用，建議使用機械螺旋式千斤頂，而不建議使用液壓式千斤頂。在調(diào)整機座水平時，機械螺旋式千斤頂可靈活的進行起升與下降，穩(wěn)定性好，即便千斤頂發(fā)生故障也能保持住當前狀態(tài)，不會因機座的重量而下降。液壓千斤頂在下降調(diào)整操作中難以控制，而且千斤頂一旦發(fā)生故障定子機組會因自身重量下降，不利于施工過程的安全保障。）

2.2.3 在測圓架中心柱的兩個相互垂直的方向上懸掛鋼琴線，利用鋼琴線對測圓架中心柱進行找正，調(diào)整測圓架中心柱垂直度合格后，再次校核測圓架中心柱與定子機座下環(huán)板孔的同心度應(yīng)在圖紙要求以內(nèi)，同時，測量孔的分布半徑為也應(yīng)達到圖紙要求。利用在轉(zhuǎn)臂上放置精密水平儀（精度0.02mm/m）的方法檢驗中心柱轉(zhuǎn)臂水平度，利用測圓架轉(zhuǎn)臂，重復測量圓周上任意點的半徑誤差不得大于0.02mm。沿測圓架中心柱上、下移動測圓架的轉(zhuǎn)臂，極限行程位置應(yīng)能滿足測量整個定子鐵芯部分軸向高度的要求。鎖緊測圓架上的全部調(diào)節(jié)螺栓和組合螺栓，以防使用中松動而影響測量結(jié)果。并將測量結(jié)果記錄驗收表中。同時在中心測圓架的使用過程中，應(yīng)分階段校核中心測圓架的準確性。

2.3 定子機座焊接

2.3.1 用壓縮空氣對定子機座進行全面吹掃，用汽油或丙酮清洗焊接部位處的油污。

2.3.2 定子機座各環(huán)板的焊接順序見下圖（以5 環(huán)為例）。參加焊接的合格焊工人數(shù)應(yīng)等于機座的合縫數(shù)。焊接時，各焊工在同一環(huán)的各焊縫上同時對稱進行。焊接前，應(yīng)根據(jù)母材厚度對待焊部位進行預熱，成立專門焊接監(jiān)控小組，對焊接過程進行監(jiān)測和記錄，并根據(jù)焊接變形，及時調(diào)整焊接有關(guān)工藝參數(shù)等，各層環(huán)板的焊接順序見下圖：

2.3.3 按要求將焊接所用的焊條進行焊前烘烤，使用時應(yīng)將待用焊條放入焊接保溫桶內(nèi)，焊接時隨用隨取。焊接完成后，對焊縫進行外觀檢查，將檢查結(jié)果記錄在驗收表格中；對焊縫進行無損探傷檢查，將檢查結(jié)果記錄在驗收表格中。測量測圓架與定子機座下環(huán)板同心度、定子機座下環(huán)板水平、定子機座下環(huán)板上孔的分布半徑都應(yīng)符合圖紙要求并將測量結(jié)果記錄在驗收表格中。

3 定位筋裝焊

定位筋是鐵片疊裝的基礎(chǔ)，定位筋安裝成型后的尺寸（半徑、垂直度、弦距、扭斜）直接影響最終鐵片疊裝成型的尺寸。考慮到緬甸道耶坎水電站的定子定位筋為“死筋”，焊接成型后，沒有調(diào)節(jié)余量。定位筋在初期調(diào)整尺寸時，應(yīng)該在焊接應(yīng)力收縮的反方向留有余量。以消除焊接應(yīng)力變形對定位筋尺寸的影響。同時也要挑選熟練焊工進行焊接操作，焊前應(yīng)對焊工統(tǒng)一技術(shù)交底。使每一個焊工都清楚焊接順序、焊接速度、焊道層數(shù)、電流參數(shù)。并在施焊過程中隨時監(jiān)測定位筋數(shù)據(jù)變化情況，根據(jù)數(shù)據(jù)及時調(diào)整焊接順序。

3.1 定位筋裝焊準備

3.1.1 對定子機座進行清掃，將清掃結(jié)果記錄在驗收表格中（也可在定位筋裝焊完成后一并進行）。檢查測量測圓架中心柱尺寸將測量結(jié)果記錄在驗收表格中。

3.1.2 按定位筋圖的有關(guān)要求，在定位筋校直平臺上對定位筋進行檢查和校正。利用千斤頂將托板板固定在定子機座下環(huán)板上，注意保證中心線對齊。

3.1.3 根據(jù)定子鐵心裝配圖將拖板焊接在定子機座下環(huán)板上，對焊縫進行外觀檢查，將檢查結(jié)果記錄在驗收表格中；對焊縫進行無損探傷檢查，將檢查結(jié)果記錄在驗收表格中。

3.2 基準定位筋安裝

3.2.1 為減少定位筋裝焊的累積誤差，根據(jù)圖紙技術(shù)要求定位筋裝焊采用多等分弦距法。

在定子下環(huán)板上確定出幾根大等分筋的方位，選用幾根直線度和扭曲度較好的筋作為大等分筋，并選用其中一根直線度和扭曲度最好的大等分筋作為基準筋。在基準筋上穿入托塊，將基準筋吊放在定子機座上，各托塊對應(yīng)各層環(huán)板。按要求在基準筋背部與定位筋托塊間墊入墊塊，楔緊托塊與定位筋。初步調(diào)整基準筋托塊的徑向與周向位置，并用工具將基準定位筋托塊初步固定在定子機座環(huán)板上。

3.2.2 調(diào)整基準定位筋，使基準筋鴿尾中心線與定子下環(huán)板上劃線之間的中心周向偏差一般不大于1mm，用中心測圓架以及懸掛鋼琴線的方法測量并調(diào)整基準定位筋。基準定位筋的軸向及周向垂直度偏差一般不大于0.05mm；用中心測圓架測量基準定位筋在各托塊處的內(nèi)圓半徑，其半徑為達到圖紙要求。基準定位筋調(diào)整合格后，利用制造廠所提供的專用工具將基準定位筋的托塊固定在定子機座環(huán)板上。將調(diào)整后的結(jié)果記錄在驗收表格中。

3.2.3 按附圖所示點焊順序，將基準定位筋托塊點焊到環(huán)板上，點焊焊縫長度約為10～15mm。點焊完成后，要求基準定位筋軸向及周向垂直度、半徑、基準筋鴿尾中心線與定子下環(huán)板上劃線之間的中心周向偏差符合圖紙要求。將測量結(jié)果記錄在驗收表格中。定位筋托塊點焊順序見下圖：

3.3 大等份定位筋的安裝

3.3.1 基準定位筋檢查合格后，根據(jù)基準定位筋的安裝方法將大等分定位筋吊放在定子機座處。初步調(diào)整各大等份定位筋，使其鴿尾中心線與定子大齒壓板上的位置中心線偏差不大于1mm。

3.3.2 用中心測圓架以及內(nèi)徑千分尺測量并調(diào)整第2 層環(huán)板位置處大等份定位筋的內(nèi)徑以其與基準定位筋的弦距。反復調(diào)整大等份定位筋，使其各定位筋的軸向及周向垂直度偏差、以基準定位筋為基準的相對半徑、大等分點上相鄰兩定位筋同一橫切面上的弦距偏差應(yīng)尺寸都應(yīng)符合圖紙要求，并將檢查測量結(jié)果記錄在驗收表格中。

3.3.3 檢查第2 層環(huán)板位置大等份定位筋托塊與其下層托塊之間的接觸面，間隙大于或等于0.50mm時，則必須進行加墊或修磨處理。合格后，利用制造廠所提供的專用工具將定位筋的托塊固定在定子機座環(huán)板上。按上述2.3 所述方法，調(diào)整第其它幾層環(huán)板位置處的大等份定位筋。

3.3.4 大等份定位筋調(diào)整合格后，按附圖所示的定位筋點焊順序，將各大等份定位筋上的托塊沿徑向從內(nèi)向外對稱點焊到定子機座每層環(huán)板上，其點焊焊縫的長度約為10～15mm。大等份定位筋點焊完成后，各定位筋軸向及周向垂直度均、定位筋鴿尾中心線與定子下齒壓板上劃線之間的中心周向偏差、以基準定位筋為基準的相對半徑偏差、相鄰兩定位筋同一橫切面上的弦距偏差應(yīng)都應(yīng)符合圖紙要求，將其測量結(jié)果記錄在驗收表格中。

3.4 大等份區(qū)間的各定位筋的安裝

3.4.1 裝筋樣板使用前，應(yīng)用專用弦距校驗塊和高精度內(nèi)徑千分尺校驗其分度弦距的準確性，裝筋樣板每使用一次，應(yīng)上下相互交換，以消除累積誤差。根據(jù)基準定位筋的安裝方法將各定位筋吊放在定子機座處。

3.4.2 以各大等分定位筋為基準，利用裝筋樣板采用先單搭后雙搭定位筋的方式安裝調(diào)整每一大等份區(qū)內(nèi)的所有定位筋。定位筋安裝調(diào)整時，其裝筋樣板應(yīng)分別安裝在中部兩層機座環(huán)板位置。調(diào)整時，每一大等份區(qū)內(nèi)的同一高程位置的定子機座環(huán)板上的所有定位筋內(nèi)徑以及其相互間的弦距應(yīng)一次調(diào)整完畢。

3.4.3 檢查每一大等份區(qū)內(nèi)定位筋托塊與環(huán)板之間的接觸面，間隙大于或等于0.50mm時，則必須加墊或修磨平整。每一大等份區(qū)內(nèi)定位筋調(diào)整合格后，均應(yīng)按附圖所示的定位筋托塊點焊順序，及時將每一大等份區(qū)內(nèi)的托塊對稱點焊到每層定子機座托塊上，其點焊焊縫的長度約為10～15mm。托塊對稱點焊后，定位筋各項參數(shù)應(yīng)符合圖紙要求。

3.5 定位筋滿焊

3.5.1 檢查測量測圓架中心柱各項尺寸，托塊焊接前，應(yīng)利用雙頭千斤頂周向固定定位筋，將定位筋周向頂牢，檢查相鄰定位筋弦距偏差，然后進行施焊；托塊每層焊縫焊后冷卻至室溫時方可拆除千斤頂。托塊與其環(huán)板滿焊時，其焊縫焊層如下圖所示。

3.5.2 按照圖紙要求焊接每個定位筋托塊的同層焊縫。焊接時，應(yīng)首先將定子機座第二層環(huán)板上的各托塊同側(cè)徑向焊縫對稱從內(nèi)向外一次焊完，再焊接另一側(cè)徑向焊縫，最后焊接周向焊縫。定子機座第二層環(huán)板上的各托塊同層焊縫焊完后，再按上述方法焊接其余環(huán)板上各托塊的同層焊縫。焊接時，焊工可以在對稱的幾個工作面上同時施焊，相互間焊接速度應(yīng)一致。

3.5.3 每一環(huán)層托塊第一層徑向焊縫全部焊完后，應(yīng)檢查每根定位筋的半徑和相鄰定位筋的弦距，觀察變化的趨勢，合格后方可繼續(xù)焊接第二層。定位筋托塊全部滿焊結(jié)束后，在冷態(tài)下檢查和測量定位筋各項尺寸符合圖紙要求，并記錄。然后全面清理整個定子后。

4 下壓指安裝

根據(jù)定子機座圖，以焊接好的定位筋為基準，安裝下壓指定位裝焊工具。將壓指裝入工具的槽內(nèi)，用楔子楔緊。用測圓架檢查并利用墊片調(diào)整單個壓指的水平、單個下壓指的傾斜應(yīng)、下壓指的半徑符合圖紙尺寸后對下壓指進行點焊。全部壓指安裝點焊完成后，檢查下壓指全圓波浪度應(yīng)、相臨下壓指高差應(yīng)符合圖紙要求后對下壓指進行滿焊，對焊縫進行外觀檢查，無損探傷檢查，并將檢查結(jié)果記錄在驗收表格中。全面清理整個定子后，對機座進行噴漆。

5 定子鐵心疊裝

定子鐵芯疊裝后的各控制參數(shù)直接影響后續(xù)工序的質(zhì)量，定子鐵芯圓度決定了空氣間隙是否均勻，直接影響機組運行時的磁拉力平衡。定子鐵芯內(nèi)徑尺寸，直接影響空氣間隙的大小。所以在鐵片疊裝過程中，整形與尺寸控制顯得尤為重要。

5.1 定子鐵芯疊裝準備

5.1.1 檢查測量測圓架中心柱各項尺寸正式疊裝前，應(yīng)仔細檢查鐵芯沖片質(zhì)量，對于缺角、有硬性折彎、沖片齒部或根部斷裂、齒部槽尖角卷曲的以及表面絕緣漆脫落的沖片，應(yīng)及時通知制造廠駐工地代表，由制造廠駐工地代表根據(jù)實際情況決定其處理方式。

5.1.2 根據(jù)圖紙所標注的每段定子鐵芯高度，初步計算出每段定子鐵芯沖片的所需疊裝層數(shù)，并按圖紙要求分列出各類特殊的定子鐵芯沖片的具體使用位置。定子鐵心疊片的場地要求除定子機座焊接場地要求外，定子鐵芯迭裝配場地還應(yīng)清潔、干凈、布置整齊且通風良好，為滿足這一要求，應(yīng)采取必要的防塵措施。

5.2 定子鐵心疊裝

5.2.1 按定子鐵心裝配圖有關(guān)要求，進行第1 段定子鐵芯疊片。第1 段定子鐵芯疊完后，應(yīng)用整形棒進行定子鐵芯整形。沿圓周均勻地塞入槽樣棒，以固定定子沖片，每張沖片至少兩根，同時，槽樣棒應(yīng)與槽樣棒相間置入，注意槽樣棒不應(yīng)緊靠槽底放置。所疊裝沖片應(yīng)清潔，無油污與灰塵；有裂紋、漆膜不均等缺陷的沖片不得疊入。鐵芯疊片時，定子沖片應(yīng)緊靠定位筋。鐵芯疊片過程中，可根據(jù)實際情況，利用補償片來調(diào)整定子鐵芯波浪度。其一般是在定子鐵芯首次預壓后，根據(jù)定子鐵芯首次預壓后鐵芯波浪度以及鐵芯齒部張度，在疊裝后繼鐵芯段時，用補償片進行相應(yīng)位置處的定子鐵芯波浪度以及鐵芯齒漲調(diào)整。

5.2.2 每疊完一段鐵芯時，應(yīng)用專用工具沿定子鐵芯圓周測量其鐵芯段長，堆積過程中，應(yīng)注意每段高度偏差的相互補償。堆積過程中要隨時用整形棒整形，但不允許用鐵錘敲打鐵芯和整形棒；每迭完一段，還要統(tǒng)一整形一次。隨著堆積高度的增加，槽樣棒應(yīng)逐漸上移，以保證定子槽形的幾何尺寸。各段定子鐵芯的通風槽片的小工字鋼，在高度方向應(yīng)上下對齊，并防止通風槽片邊緣突出定子鐵芯槽內(nèi)。每段定子鐵芯疊裝完成后，應(yīng)按圖紙疊裝一層通風槽片。定位筋背后的墊塊應(yīng)在疊片過程中拔出。在鐵芯疊裝過程中，應(yīng)將所疊沖片種類及其數(shù)量進行逐一記錄，以便確定定子鐵芯實際疊片總重量。

5.2.3 定子鐵芯預壓前，應(yīng)測量、記錄預壓后的鐵芯圓度、波浪度和軛部實際平均高度。預壓結(jié)束再次進行沖片疊裝時，應(yīng)根據(jù)上述測量記錄，用絕緣調(diào)整墊片進行定子鐵芯波浪度調(diào)整，以保證定子鐵芯最終壓緊后的高度和波浪度。鐵芯預壓時應(yīng)注意下列各項：⑴預壓前必須將鐵芯全部整形一次。⑵預壓過程中，應(yīng)以定子鐵芯圓周方向上波浪度較大的位置為起點，進行多次對稱壓緊。⑶槽樣棒不得露出鐵芯。在壓緊狀態(tài)下，應(yīng)測量定子鐵芯軛部背部高度及槽底、槽口鐵芯高度尺寸和定子鐵芯的半徑和圓周波浪度。壓緊完成后，將定子鐵心半徑、波浪度、高差以及同一測點內(nèi)外高差記錄在驗收表格中。

5.2.4 拆除定子鐵芯預壓工具，繼續(xù)迭裝沖片至完成。將上齒壓板吊裝就位，并按照圖紙要求安裝、并調(diào)整齒壓板，使齒壓板上螺孔與定子大齒壓板螺孔同心，壓指中心與鐵芯齒部中心線偏差、上壓板的水平、上壓板的傾斜符合圖紙要求，并將結(jié)果記錄在驗收表中。

5.2.5 最終壓緊時，應(yīng)盡可能保證上述零部件與拉緊螺桿同心。拔出全部槽樣棒，用通槽棒對定子鐵芯槽形進行逐槽檢查，應(yīng)全部通過。用力矩扳手檢查最終壓緊螺栓力矩檢查結(jié)果記錄驗收表中；檢查測量測圓架中心柱各項尺寸，全面檢查并清掃整個定子鐵芯，將清掃結(jié)果記錄在驗收表中。

6 定子鐵損試驗

緬甸道耶坎II 級水電站定子鐵芯是由厚度0.5mm 硅鋼片在現(xiàn)場疊裝而成。鐵芯硅鋼片的制造或現(xiàn)場疊裝過程中，可能存在片間絕緣損壞，從而造成片間短路。為了防止今后機組在運行中因片間短路引起局部過熱，甚至威脅到機組的安全運行，在定子鐵芯組裝完成后，必須進行鐵損試驗，以檢查鐵芯片間絕緣是否良好，是否存在短路現(xiàn)象，壓緊螺栓是否將鐵片壓緊。試驗中，測量定子鐵芯的總有功損耗及定子鐵芯、機座、齒壓板等各部位的溫度，查找局部過熱點，從而計算出鐵芯的單位損耗及溫升，發(fā)現(xiàn)可能存在的局部缺陷，綜合判斷定子鐵芯的制造、安裝質(zhì)量是否符合設(shè)計要求。在熱態(tài)下，按圖紙扭力要求再次把緊鐵芯。最后全面檢查、清理整個定子鐵芯裝配。并將最終結(jié)果記錄在驗收表格中。

結(jié)束語

定子鐵芯裝配在水輪發(fā)電機組安裝過程中尤為重要，鐵芯成型的質(zhì)量，直接影響到后續(xù)線棒安裝，是定子卷線裝配的基礎(chǔ)。整個工藝流程必須嚴格按照我國水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范(GB8564-2003)中相應(yīng)標準。而且嚴肅對待每個步驟的測量，且對測量數(shù)據(jù)要多次多人復核。每一個環(huán)節(jié)都不能松懈。以上流程適用于大部分立式混流機組，根據(jù)機型的不同，可增加減少其工藝流程環(huán)節(jié)。