林維相

摘 要：以海蓄電站機(jī)組部分結(jié)構(gòu)安裝為例，闡述及淺析蝸殼、定子定位筋、軸線調(diào)整及數(shù)據(jù)計(jì)算分析的方法。

關(guān)鍵詞：蝸殼焊接 定子定位筋 軸線調(diào)整

1.前言

海南瓊中抽水蓄能電站安裝3臺(tái)單機(jī)容量200MW的可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘?00MW，為二等大（2）型工程，工程土建建設(shè)至首臺(tái)機(jī)組發(fā)電僅用時(shí)45個(gè)月，創(chuàng)國內(nèi)建設(shè)速度之首，該成果得益于電站參建各方施工管理有效，溝通協(xié)調(diào)充分，同時(shí)在機(jī)組安裝部分利用高效管理及豐富經(jīng)驗(yàn)成功縮短安裝工期，保障調(diào)試需求，并最終提前實(shí)現(xiàn)首機(jī)發(fā)電目標(biāo)。其中，機(jī)組安裝部分關(guān)鍵部位技術(shù)節(jié)約了直線工期，本文將從座環(huán)蝸殼安裝監(jiān)測、定子安裝及大軸聯(lián)調(diào)等部位闡述其有效安裝技術(shù)。

2.座環(huán)蝸殼安裝及監(jiān)測技術(shù)工藝

海蓄電站座環(huán)蝸殼已在廠內(nèi)焊接為整體（除湊合節(jié)與延伸段外），座環(huán)蝸殼分為兩瓣運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場安裝完成后進(jìn)行保壓澆筑混凝土，現(xiàn)場施工重點(diǎn)如下：

（1）座環(huán)蝸殼組圓，采用傳統(tǒng)的中心架、求心儀器及水準(zhǔn)儀檢測手段，使用支墩及千斤頂調(diào)整座環(huán)蝸殼組圓及水平布置，并留取2-4mm余量作焊接收縮。

（2）焊接：因其材質(zhì)為B610CF高強(qiáng)鋼且兩處焊接板厚不均（最大板厚為58mm，最小板厚為18mm），故難以把控焊接變形，經(jīng)現(xiàn)場多方商議決定，采取如下步驟進(jìn)行控制：

①焊工持證上崗，樣本試焊實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采取如下參數(shù)施焊：焊條d：打底2.5mm，填充及蓋面3.2-4.0mm，焊接電流I=（35-55）d，打底系數(shù)取38，填充系數(shù)為45，蓋面系數(shù)為40較為適宜，焊接速度：打底6mm/min，填充及蓋面10mm/ min。

②縱縫定位焊接長度約30mm，焊腳約為8mm，焊點(diǎn)距離100mm。加固焊縫要求其焊腳大于12mm，長度大于100mm，間隔大于300mm。

③焊前坡口（X型）打磨及清理，并烘焙焊條及預(yù)熱焊接部位（溫度100℃），焊接中清理焊渣并按每層風(fēng)鎬錘擊消應(yīng)，焊后加熱整體消氫（溫度180℃、4h）。

④焊接形式采取對(duì)稱分段退步焊方式，即蝸殼對(duì)稱兩側(cè)、焊接處環(huán)形對(duì)稱兩處同時(shí)作業(yè)，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整焊接收縮來達(dá)到要求。

（3）監(jiān)測：

①焊接變形監(jiān)測：座環(huán)在焊接過程中需監(jiān)視其變形情況，定時(shí)在上環(huán)板上測量水平變化（水準(zhǔn)儀NA2+測微器GPM3測量），利用內(nèi)徑千分尺檢測座環(huán)徑向變化，利用游標(biāo)卡尺檢查座環(huán)焊縫收縮情況。測量座環(huán)上、下環(huán)板同心度變化值。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象立刻停止焊接，調(diào)整焊接速度、焊接順序等，直至合格為止。

②焊接溫度監(jiān)測：遠(yuǎn)紅外線測溫儀監(jiān)視其溫度，通過溫控儀控制保溫溫度，根據(jù)溫度變化情況，保溫時(shí)間達(dá)到后緩慢冷卻。

③保壓澆筑監(jiān)測：在座環(huán)蝸殼及延伸段安裝就位調(diào)整完成后，點(diǎn)焊固定支撐楔子板及拉錨螺栓。近年來其他電站座環(huán)蝸殼澆筑監(jiān)測多采用在座環(huán)蝸殼軸線方向焊接鋼性支架監(jiān)測點(diǎn)，并架設(shè)徑向和高程方向百分表進(jìn)行位移監(jiān)測，該方案實(shí)施難以保證各支架剛性及整個(gè)澆筑期間不因碰撞而引起百分表讀數(shù)發(fā)生變化，致使監(jiān)測結(jié)果易失去真實(shí)性。海蓄電站采取澆筑期間以使用水準(zhǔn)儀對(duì)座環(huán)水平進(jìn)行監(jiān)測為主，在水平監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化時(shí)再用全站儀輔助進(jìn)行監(jiān)測及調(diào)整澆筑的方式，經(jīng)施工成果顯示，該方法易操作且收效良好。

2.定子安裝技術(shù)：

（1）定子組圓：

①測圓架安裝重點(diǎn)：第一，中心柱垂直度偏差：≤0.02mm/m，在測量范圍內(nèi)最大傾斜不超過0.05mm；第二，測頭上下跳動(dòng)量：≤0.5mm（轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一周測量）；第三，測圓架轉(zhuǎn)壁回轉(zhuǎn)一周重復(fù)測量的偏差：≤0.02mm；

②按照定子機(jī)座組裝擺放方位與安裝方位一致的原則，安裝專用測圓架后，用220t+220t橋機(jī)將分瓣定子機(jī)座逐一立起組圓，機(jī)座焊接及監(jiān)測手段參照蝸殼方式進(jìn)行，不再贅述。其中，因定子機(jī)座上下共6道環(huán)板，按照先兩邊后中間的順序?qū)ΨQ焊接，變形可控。

（2）定子定位筋安裝及焊接：定位筋為雙鴿尾筋，共72根，沿定子6圈環(huán)板內(nèi)圓均布，分布角為5°，定位筋安裝時(shí)，共計(jì)864處焊縫，周、徑、立向均有相連及變形，定位筋作為定子鐵心疊片的基準(zhǔn)，是保證定子組裝質(zhì)量的關(guān)鍵工序，過程控制及方法極為重要，以定位筋間弦距、定位筋豎直度及分布圓度為核心做如下控制：

①采用大等分弦距方法：將72根定位筋劃為9大等分，大等分弦距為2230.66mm，小等份弦距為284.49mm，復(fù)測測圓架中心及跳動(dòng)，通過中心測圓架以及周向方向懸掛鋼琴線的方法測量基準(zhǔn)筋及大等分定位筋的垂直度、扭斜度及安裝半徑等尺寸，誤差超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的，用螺旋式千斤頂調(diào)整基準(zhǔn)定位筋。

②大等分各定位筋按要求安裝合格后，采用裝筋樣板以主定位筋為準(zhǔn)，安裝大等分區(qū)內(nèi)的各小等分定位筋。采用大等分上的弦距誤差消除辦法消除累積誤差，合格后將托塊點(diǎn)焊。

③焊接順序：在A/B/C/D四個(gè)象限內(nèi)對(duì)定位筋托塊徑向縫進(jìn)行同步、同環(huán)施焊，焊接前使用雙頭千斤頂焊接時(shí)按2→4→1→5→3→6（機(jī)座下環(huán)板為第1層，由下向上依次編號(hào)）的順序進(jìn)行，并將安裝托塊時(shí)預(yù)留的余量退步焊接在定子環(huán)板上，逐焊逐查至定位筋全部焊完，在冷態(tài)下檢查：內(nèi)徑為3261（0-0.2）mm；同高度相鄰兩筋半徑差<0.20mm；相鄰定位筋弦距差<0.25mm；定位筋徑向扭斜≤0.10mm；滿足廠家及國標(biāo)要求。

（3）定子疊片：在定位筋基準(zhǔn)良好的情況下，疊片只需控制波浪度及平整度，使用槽樣棒及整形工具，在200-300mm高度時(shí)及時(shí)整形添加整形片調(diào)整波浪度，同步位置安裝通風(fēng)槽片及測溫裝置，并按廠家標(biāo)準(zhǔn)分五段對(duì)稱預(yù)緊，最終滿足設(shè)計(jì)及廠家要求。

（4）定子磁化試驗(yàn)

①鐵損試驗(yàn)的基本原理是：在疊裝完成的定子鐵芯上纏繞勵(lì)磁繞組，通入交流電流，使之在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生接近飽和狀態(tài)的交變磁通，從而在鐵芯中產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，使鐵芯發(fā)熱。同時(shí)鐵芯中片間因緣受損或劣化部分產(chǎn)生較大的渦流將使得很快升高。用酒精溫度計(jì)測量鐵芯、上、下壓板及定子機(jī)座的溫度，計(jì)算出溫升和溫差；用紅外線測溫儀查找局部過熱點(diǎn)及輔助測溫；在鐵芯上纏繞測量繞組，測量其感應(yīng)電壓，計(jì)算出鐵芯總的有功損耗。根據(jù)測量結(jié)果與設(shè)計(jì)要求比較，來判斷定子鐵芯的制造、安裝質(zhì)量。

②試驗(yàn)步驟：

第一，用50mm2的銅編織線將定子機(jī)座可靠接地，接地點(diǎn)在±Y方向兩點(diǎn)；

為了使試驗(yàn)磁通密度盡量均勻，將勵(lì)磁線圈采用四組繞組同向纏繞對(duì)稱布置，且首尾相連，緊貼在鐵芯齒表面；將測量線圈應(yīng)纏繞與勵(lì)磁線圈成90°位置，且電纜拉緊并緊貼鐵芯槽底；

第二，為了檢查鐵芯磁場是否均勻，在鐵芯180°方向布置兩組測量線圈，測量線圈用2.5mm2的導(dǎo)線，按圖1纏繞，各繞1匝，分別引至U21與U22并接線。測量繞組應(yīng)包繞定子有效鐵芯，但不應(yīng)包繞定子整個(gè)機(jī)座。

第三，用2500V兆歐表測量勵(lì)磁線圈的對(duì)地絕緣電阻，應(yīng)符合制造廠要求。用1000V兆歐表檢查測量線圈對(duì)地電阻應(yīng)大于1MΩ；測量定子鐵芯的總有功損耗及定子鐵芯機(jī)座等各部位的溫度，查找局部過熱點(diǎn)。

第四，在鐵心內(nèi)表面均勻布置測點(diǎn)，分上、中、下各均勻布置8個(gè)測點(diǎn)，共24個(gè)測點(diǎn)。（見圖1）

圖中：U1—?jiǎng)?lì)磁電壓測量電壓表U21、U22—感應(yīng)電壓測量電壓表

A—?jiǎng)?lì)磁電流測量電流表

W—低功率因素瓦特表

PT—電壓互感器

CT—電流互感器

DL—斷路器

③試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算

鐵芯磁化試驗(yàn)過程中，需將所測試驗(yàn)數(shù)據(jù)按下述公式換算到1T時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值，判斷實(shí)際感應(yīng)磁通、溫升、溫差、單位鐵損是否滿足要求：

3.大軸調(diào)整技術(shù)

（1）盤車及數(shù)據(jù)分析

①盤車的方法：

盤車前先檢查機(jī)組是否處于中心，檢查定子和轉(zhuǎn)子上部、下部空氣間隙。發(fā)電機(jī)軸線檢查采用彈性盤車方式人工盤車，采用高壓油頂起后人工推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。下導(dǎo)處安裝4塊導(dǎo)軸瓦，調(diào)整軸承瓦間隙為 0.02～0.04mm；瓦面及軸領(lǐng)上涂少許透平油。在四個(gè)軸線方向均布4個(gè)測點(diǎn)，各架設(shè)一塊百分表測量擺度，盤車部位由下至上順序?yàn)椋核畬?dǎo)、水輪機(jī)軸上法蘭、下端軸下法蘭、下導(dǎo)、上導(dǎo)、集電環(huán)。檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部件和固定部件應(yīng)無接觸。

②轉(zhuǎn)動(dòng)中心確定：檢查空氣間隙、上止漏環(huán)間隙。

③設(shè)置所有百分表初始讀數(shù)。啟動(dòng)高壓油，用人工推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至測點(diǎn)位置，待轉(zhuǎn)子停穩(wěn)后，記錄百分表讀數(shù)。并測量轉(zhuǎn)輪上、下止漏環(huán)處間隙。

④數(shù)據(jù)分析：海蓄某臺(tái)機(jī)組擺度較關(guān)鍵的三處部位數(shù)據(jù)如表1所示，下列測點(diǎn)中1點(diǎn)初始值為0，所列數(shù)據(jù)為回零值。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，下導(dǎo)（鏡板）相對(duì)上導(dǎo)最大擺度方位為1-5方位。

（2）軸線及鏡板調(diào)整

①幾何中心調(diào)整：設(shè)定O1，O2，O3為上導(dǎo)、鏡板及水導(dǎo)幾何中心，O1，O2，O3為盤車機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心，將上導(dǎo)幾何中心O1調(diào)整至T點(diǎn)，則上導(dǎo)、鏡板，下導(dǎo)幾何中心同線，擺度最小。其中，O1O1=D/2=0.03mm，同理O2 O2=0.25mm，O3O3=0mm。如圖2中所示，利用△O3O2O2相似于△O3 TO1的原理可得，TO1=0.42mm，T O1=0.45mm。

②鏡板跳動(dòng)量：同理△O3O2 O2相似于△J1J2J3可得，鏡板最大跳動(dòng)量J1J3= O2O2，x2R/L2=0.06mm，鏡板徑向跳動(dòng)值為0.02mm/m<0.05mm/ m，滿足廠家及國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

③故機(jī)組軸線調(diào)整方案為：上端軸由5點(diǎn)偏4點(diǎn)9°方向向?qū)γ嬉苿?dòng)0.45mm，轉(zhuǎn)子上法蘭面對(duì)應(yīng)部位微量打磨。

（3）經(jīng)上述調(diào)整后盤車數(shù)據(jù)良好（不再贅述），機(jī)組運(yùn)行后，各部位擺度及振動(dòng)均大大小于廠標(biāo)及國標(biāo)要求。

4.結(jié)語

本文所敘述海南瓊中抽水蓄能電站機(jī)組部分關(guān)鍵部位焊接、定位、試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算及調(diào)整方法均為實(shí)用技術(shù)，通過機(jī)組間運(yùn)用驗(yàn)證，進(jìn)一步證明其可靠性，希望能供同類型電站安裝參考。