大型同步調(diào)相機轉(zhuǎn)子穿裝專用工裝的應(yīng)用與分析

國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司 付文林 李 璐 蘭 琦 彭 琪

調(diào)相機可有效解決特高壓跨區(qū)直流輸電和風(fēng)光新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)帶來的無功電壓穩(wěn)定問題，300兆乏調(diào)相機具有大電網(wǎng)“穩(wěn)定器”和“壓艙石”的作用，可有效支撐特高壓直流運行，對于更大規(guī)模吸納外電和更大范圍消納清潔能源、加快推動能源轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重大意義，進一步提升區(qū)域電網(wǎng)的安全保障能力和資源優(yōu)化配置能力。由于調(diào)相機在電網(wǎng)中的重要作用，對大型調(diào)相機的運維水平和檢修效率提出了更高要求。

1 專用工裝原理、設(shè)計及組裝方案

1.1 專用工裝原理

轉(zhuǎn)子穿裝時，不能直接接觸定子外露的任何部分，否則會發(fā)生磕碰事故，因此保證轉(zhuǎn)子穿裝安全顯得尤為重要。本文設(shè)計一種轉(zhuǎn)子穿裝專用工裝，在調(diào)相機基礎(chǔ)上安裝定位錐套，其帶有調(diào)整機構(gòu)，可上下左右調(diào)整錐套，使其錐套與定子內(nèi)腔保持一致（圖1）。定位錐套內(nèi)腔最小直徑與定子內(nèi)腔最小直徑大小一樣，錐套外錐度為60度，與內(nèi)腔圓弧過度，定位錐套基體使用鋁合金材質(zhì)，內(nèi)壁涂敷厚10毫米左右的硅橡膠，硅橡膠質(zhì)地柔軟耐沖擊、韌性好，轉(zhuǎn)子回裝時不會碰傷轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子回裝時定位錐套就相當于定子外腔室，能安全回裝到錐套內(nèi)就意味著轉(zhuǎn)子能安全的回裝到定子膛內(nèi)。

此外，再設(shè)計一套激光測距控制系統(tǒng)，精確讀出轉(zhuǎn)子距離定子內(nèi)腔的距離，為調(diào)整轉(zhuǎn)子位置提供數(shù)字支持，保證轉(zhuǎn)子回裝過程萬無一失，具體為在定位錐套端面（大錐面）安裝2個激光傳感器，轉(zhuǎn)子回裝時采集轉(zhuǎn)子離定子距離并傳到控制器，顯示轉(zhuǎn)子距定子內(nèi)腔距離，不斷的調(diào)整轉(zhuǎn)子位置，使轉(zhuǎn)子方向度數(shù)一致，然后將轉(zhuǎn)子移動至錐套內(nèi)，柔軟的錐套內(nèi)壁起到定位導(dǎo)向作用，即便與轉(zhuǎn)子有小的摩擦、碰撞也不會損傷轉(zhuǎn)子，可實現(xiàn)安全回穿轉(zhuǎn)子。

1.2 專用工裝設(shè)計研究

設(shè)計要求。該工裝研究可分為三個部分：研究定位錐套材質(zhì)及涂敷內(nèi)壁柔性材料。錐套材質(zhì)不能損傷轉(zhuǎn)子，還要有一定的韌性和硬度，保證錐套本身不損傷；安裝定位錐套時，需調(diào)整錐套內(nèi)腔與定子內(nèi)腔同軸，因此需研究定位錐套的調(diào)整機構(gòu)；研究定位錐套的適合角度，通過試驗最終確定錐度；研發(fā)激光測距控制系統(tǒng)，提高轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)腔距離的測量精度。

工裝結(jié)構(gòu)。按照設(shè)計要求，轉(zhuǎn)子穿裝專用工裝由錐套、硅橡膠涂敷層、調(diào)整機構(gòu)組成，工裝安裝與定子前方基礎(chǔ)上，通過調(diào)整機構(gòu)達到與定子內(nèi)腔同軸，定位錐套錐度為60度，最小內(nèi)徑與定子內(nèi)徑尺寸相同。傳感器與定位錐套結(jié)合安裝，成套工裝如圖2。

1.3 專用工裝組裝方案

錐套選材。選擇鋁合金鑄造，有較好的機械強度，韌性好、表面軟，與轉(zhuǎn)子表面接觸且不損壞轉(zhuǎn)子，密度小、重量輕，便于安裝與拆卸；錐套安裝。根據(jù)調(diào)相機安裝圖，使用出線端軸承座安裝孔位，把兩個墊板安裝在軸承座位置，再把定位錐套安裝在墊板上，以定子內(nèi)徑精確定位，然后固定好4個M80×4螺栓即可使用；激光測距儀選擇。轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)徑單邊間隙有75毫米、間隙較大，所以激光測距的選擇精度為毫米級的。轉(zhuǎn)子與定子直徑較大，因此選擇測量行程0～1000毫米。工作現(xiàn)場有足夠的空間且電磁環(huán)境復(fù)雜，為保障效果采用有線傳輸。

激光測距儀安裝。上下左右90°位置各安裝1個激光測距儀，分別采測出4個方向的位置數(shù)據(jù)，上傳到專用控制顯示器、顯示讀數(shù)。調(diào)整轉(zhuǎn)子，顯示讀數(shù)一致時轉(zhuǎn)子和定子中心重合，轉(zhuǎn)子即可穿裝；專用顯示器解析檢測到的光信息轉(zhuǎn)換為位置距離數(shù)據(jù)，語音讀出數(shù)據(jù)，提醒轉(zhuǎn)子穿裝人員把控定轉(zhuǎn)子穿裝間隙，專用控制顯示器分辨率精確到1毫米。

2 基于專用工裝穿裝轉(zhuǎn)子的技術(shù)措施及步驟

2.1 技術(shù)措施

行車吊著轉(zhuǎn)子準備進出定子膛前，必須將轉(zhuǎn)子中心與專用工裝、定子膛的中心對正；轉(zhuǎn)子進出定子膛時，在定子膛內(nèi)有1名專人接送轉(zhuǎn)子進出，在出線端有專人護穩(wěn)轉(zhuǎn)子，監(jiān)護人須各就各位，在出線端與非出線端兩側(cè)通過透光法和激光測距監(jiān)視定轉(zhuǎn)子兩側(cè)上下左右四個方向的間隙，發(fā)現(xiàn)問題及時通過對講機與施工起重指揮聯(lián)系；軸頸托架須仔細沿軸向找正，否則若托板與定子鐵芯不平行或托板歪斜，就有可能引起轉(zhuǎn)子滾開托架而損傷鐵芯；轉(zhuǎn)子外圓始終應(yīng)妥善保護，以防損傷和擦傷；穿轉(zhuǎn)子過程中軸頸托架決不允許落在定子鐵芯的端部。

整個穿轉(zhuǎn)子過程，轉(zhuǎn)子的推進速度不大于0.5米/分鐘，在使用手拉葫蘆拉轉(zhuǎn)子時要由專人喊口號，保證拉轉(zhuǎn)子的力量一致、均勻，并設(shè)專人負責(zé)檢查轉(zhuǎn)子應(yīng)與定子軸向方向一致，嚴格使用工裝使用要求，防止轉(zhuǎn)子晃動與定子碰撞；整個穿轉(zhuǎn)子過程中要用水平儀始終檢查轉(zhuǎn)子的水平情況，確保整個穿轉(zhuǎn)子過程中轉(zhuǎn)子水平，防止碰壞鐵芯；整個穿轉(zhuǎn)子由一人統(tǒng)一指揮，其他工作人員要服從統(tǒng)一指揮。發(fā)現(xiàn)問題，在緊急情況下膛內(nèi)監(jiān)視人員、指揮人員及設(shè)備監(jiān)護人員有權(quán)直接發(fā)出穿轉(zhuǎn)子技術(shù)停止指令，但只有總指揮一人有權(quán)發(fā)出穿轉(zhuǎn)子行進指令。

2.2 基于工裝的轉(zhuǎn)子穿裝步驟

穿裝步驟基于調(diào)相機廠家圖紙、轉(zhuǎn)子穿裝方法，工具器、注意事項和技術(shù)要求。使用大型同步調(diào)相機轉(zhuǎn)子穿裝專用工裝，是在廠家的穿裝方法步驟中加入專用工具的使用部分，具體步驟如下：

穿裝步驟：在調(diào)相機基礎(chǔ)底板安裝定位錐套；定子內(nèi)腔放橡膠墊、弧形滑板及涂抹潤滑劑等，轉(zhuǎn)子回裝從定子出線端2.5米處開始進行。裝非出線端吊攀。將穿轉(zhuǎn)子拉力吊攀安裝到轉(zhuǎn)子盤車齒輪端面上；安裝軸徑托架，將軸頸托架安裝到轉(zhuǎn)子非出線端軸承擋上。裝轉(zhuǎn)子托架，將轉(zhuǎn)子托架安裝到出線端轉(zhuǎn)子內(nèi)油擋上，間隙均用橡膠板保護；移動定位錐套，把錐套支起約3毫米，把兩個自制滾輪支在錐套底板上，推著錐套到定位安裝點位置；轉(zhuǎn)子一周均分安裝四個激光測距儀，吊起轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子緩慢由轉(zhuǎn)子穿裝工裝錐套進去定子膛；塞入托板，此時轉(zhuǎn)子重量由軸頸托架轉(zhuǎn)移到托板上，取出錐套，繼續(xù)向非出線端牽引前進，轉(zhuǎn)子重量由托板承載；吊起轉(zhuǎn)子出線端，電動葫蘆拉左端面，繼續(xù)將轉(zhuǎn)子拉進定子內(nèi)腔。后續(xù)步驟和技術(shù)方法與調(diào)相機廠家的步驟一致，不再詳述。

注意事項：錐套材質(zhì)宜選鋁合金，錐套設(shè)計原則盡量減輕重量，方便移動；安裝錐套使用調(diào)相機基礎(chǔ)出線端軸承座位置作為錐套固定點，先裝2個墊板，再把錐套裝到墊板上，保證錐套中心與定子膛中心高度一致；錐套定位方法：利用出線端軸承座定位銷孔位置定位，保證錐套內(nèi)孔與定子內(nèi)孔同心；激光測距儀讀數(shù)規(guī)則：測距儀在轉(zhuǎn)子外徑安裝處數(shù)值設(shè)為0點，轉(zhuǎn)子與定子同心時，上下左右4個測距讀數(shù)一致，轉(zhuǎn)子位置稍有偏離，讀數(shù)隨之變化。

3 基于專用工裝穿裝轉(zhuǎn)子的安全措施及文明環(huán)保措施

3.1 安全組織措施

施工前組織施工人員進行安全、技術(shù)交底和施工方案的學(xué)習(xí)，明確吊裝方法和程序；參加作業(yè)人員須經(jīng)安全、技術(shù)交底，并簽字完畢后方可進行施工作業(yè)；施工過程中應(yīng)戴好安全帽；參加高空作業(yè)人員須身體檢查合格，并扎好安全帶；高空作業(yè)所帶的工器具、材料應(yīng)放在工具袋內(nèi)并拴有安全繩，施工人員嚴禁往下拋工具和物件，做到文明施工；高空所用安全帶應(yīng)為高掛低用，上掛點必須牢固；吊裝前要進行詳細分工，行車司機應(yīng)經(jīng)驗豐富、熟悉本機性能，明確設(shè)備重量、吊裝位置、施工的方法和步驟并持證上崗。

吊裝前會同質(zhì)檢、安檢、起重、行車司機等有關(guān)人員對行車大鉤、大鉤定動滑輪、大鉤抱閘、大鉤減速機及大車相關(guān)部位全面檢查，各方認可后吊裝工作方可進行；吊裝作業(yè)地點須設(shè)安全隔離區(qū)并由專人監(jiān)護，無關(guān)人員不得在隔離區(qū)內(nèi)逗留或觀望；吊裝過程由經(jīng)驗豐富人員統(tǒng)一指揮，指揮信號要清晰、準確、及時；吊裝過程中吊物底下嚴禁站人和通過；穿轉(zhuǎn)子人員應(yīng)穿干凈無鈕扣連體工作服、軟質(zhì)膠底鞋，并有專人負責(zé)管理和檢查；轉(zhuǎn)子穿裝過程要緩慢，防止碰撞及損傷定子線圈；吊裝過程中行車須配備維保人員，應(yīng)仔細監(jiān)視行車的機械和電氣設(shè)備（特別注意大鉤抱閘）。

每臺行車需配備兩名司機，一人操作、一人監(jiān)護；司機須熟悉掌握起重指揮信號并嚴格執(zhí)行，信號不明不動作，決不可誤操作；司機只能聽從一個人的指揮信號，但緊急情況下任何人發(fā)出的停止信號都要服從；司機在起吊過程的每個動作前均要發(fā)出戒備信號；吊裝時行車只能做單項動作，嚴禁同時進行兩項及以上動作；施工人員要堅守工作崗位，分工明確、責(zé)任到人、各司其責(zé)，要密切配合、互通口訊，嚴禁吵鬧和聊天，確保起吊工作的安全性；施工人員要正確使用各工器具、安全勞動防護用品，嚴守行業(yè)規(guī)范；選用經(jīng)檢查試驗合格的起吊用具；調(diào)相機4.5米平臺不銹鋼欄桿鋸除一個缺口用于后續(xù)抽轉(zhuǎn)子使用，轉(zhuǎn)子抽出后制作一個活絡(luò)的欄桿。穿轉(zhuǎn)子時欄桿缺口周邊拉好安全圍欄，專人看守。

3.2 文明施工措施

嚴格控制作業(yè)控制區(qū)人員出入，無關(guān)人員嚴禁進入；工器具清點領(lǐng)用，隨機工器具應(yīng)進行認真清理檢查；現(xiàn)場時，小型材料、工具和勞保用品等存放于工具房，制作統(tǒng)一的材料標識，工器具、設(shè)備定置擺放整齊，統(tǒng)一制作各種警示標牌、操作規(guī)程，同時對機械所處的狀態(tài)進行標識清楚；工具、材料、廢料應(yīng)放在不會給他人帶來危險的地方，不能阻塞通道；不準在設(shè)備或墻上亂涂亂畫；按指定地點存放垃圾或施工廢料，及時清運垃圾。施工現(xiàn)場消滅五頭（煙頭、焊條頭、磚頭、鐵絲頭、木頭）；接引電源工作須有監(jiān)護人方可進行。嚴禁非電工人員拆裝電氣設(shè)備及電源。施工用電線路及電氣設(shè)備的檢修和恢復(fù)送電按停電作業(yè)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，現(xiàn)場均應(yīng)設(shè)標志牌；當轉(zhuǎn)子在臨時存放區(qū)域存放時應(yīng)覆蓋塑料布四周圍上警戒線，并掛上“嚴禁碰撞”警示牌；作業(yè)面要做到工完、料凈、場地清。

3.3 環(huán)境保護控制措施

施工現(xiàn)場照明充足，動力電源能滿足施工需要；準備好起重設(shè)備、千斤頂、鋼絲繩、力矩扳手等相應(yīng)的起重、安裝工器具等并檢查完好擺放到指定地點；在用砂輪機、切割機、磨光機等工具時應(yīng)充分考慮噪聲污染、選擇偏僻處和合理時段，施工人員應(yīng)戴護目鏡、口罩和耳塞；對設(shè)備進行檢查和清洗過程中所產(chǎn)生的廢油及油布等雜物要進行回收、定點存放，完工后及時外運到指定地點進行處理；進行火焊施工時應(yīng)正確佩帶勞動防護用品，選擇密閉場所進行施焊；施工過程中使用的長條木和槽鋼須進行回收，在以后施工過程中加以利用；在施工過程中使用各種化學(xué)物品或油時要正確佩帶防護物品。要防止化學(xué)物品或油的泄漏和傾灑對大氣、地面、土壤造成傷害；要不定時檢查氣帶和氣瓶以防止有害氣體泄漏對大氣造成污染；在機組未停運期間進入調(diào)相機房內(nèi)需佩戴耳塞。

4 專用工裝效果檢驗

在定子前選合適位置，在基礎(chǔ)上固定錐套專用工裝。定位錐套定位管軸一端穿進定子內(nèi)腔，另一端穿進錐套內(nèi)，調(diào)整機構(gòu)、使錐套定位管軸能在定子和錐套內(nèi)徑自由進出時，說明錐套內(nèi)腔與定子內(nèi)腔已同軸，定位錐套位置調(diào)整完畢，將定位錐套固定，則說明專用工裝已安裝完好。將激光探頭相對于定位管軸的距離設(shè)定為零，當轉(zhuǎn)子回裝時根據(jù)度數(shù)向零的方向調(diào)整。轉(zhuǎn)子穿裝工裝安裝完成，即可把定位錐套視為定子前端部分，調(diào)整回裝轉(zhuǎn)子位置，轉(zhuǎn)子安全進入定位錐套內(nèi)，按照轉(zhuǎn)子穿裝標準化檢修方案，轉(zhuǎn)子安全回裝到定子內(nèi)腔，順利完成轉(zhuǎn)子穿裝工作。

目前國內(nèi)外機構(gòu)沒有使用定位錐套工裝穿裝轉(zhuǎn)子的相關(guān)研究，市場上也無同類產(chǎn)品和資料。此工裝采用激光定位與定位錐套配合使用，找到了轉(zhuǎn)子安全可靠的穿裝方法，創(chuàng)新性的解決了大型同步調(diào)相機轉(zhuǎn)子穿裝安全性問題。