周若愚

(中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710032)

豐寧抽水蓄能電站發(fā)電機采用立軸半傘式結(jié)構(gòu)，發(fā)電機定子主要由定子機座、鐵芯和繞組組成。定子機座在工廠內(nèi)進行預組裝，配好定位結(jié)構(gòu)，在施工現(xiàn)場組焊成整圓。定子鐵芯下端置于大齒壓板上。定位筋采用新型分體式彈性鴿尾筋結(jié)構(gòu)，具有減振和適應鐵芯熱膨脹的優(yōu)點。

定子機座由2瓣組成，機座上下共7層環(huán)板，從機座下端部往上端部數(shù),第1層環(huán)板內(nèi)徑為5990mm、第2～7層環(huán)板內(nèi)徑為6710mm，機座凈高4255mm。施工現(xiàn)場進行分瓣機座組裝以及合縫位置各層環(huán)板對焊。定子鐵芯通過51根分體式彈性鴿尾筋及配套托塊、彈性元件與定子機座連接，定位筋與托塊之間通過墊片和楔塊調(diào)整來保證1.5mm間隙，墊塊在該大段鐵芯預壓完成后，方可拆除，定位筋托塊焊接完成后安裝彈性元件。定位筋設計內(nèi)徑為6610mm，設計長度為(3205±5)mm。定子鐵芯內(nèi)徑為5440mm，外徑為6630mm，高度3080mm，下端由機座大齒壓板和分塊式下齒壓板支撐，上端由分塊式上齒壓板壓緊，鐵芯由102根穿心螺桿與碟簧進行壓緊，上、下兩端設計有絕緣帽，并通過51根浮動式雙鴿尾定位筋固定在定子機座上。測量鐵芯溫度的測溫電阻埋設在鐵芯軛部，安裝槽由測溫專用定子沖片疊裝而成。

1 施工準備及工藝流程

定子在安裝間定子工位進行組裝工作，組裝時利用定子工位中心位置的測圓架基礎板固定定子測圓架，按照定子機座基礎板分布圓尺寸,在安裝間定子基礎板上布置安裝支墩便于定子機座的調(diào)整和固定。定子機座應避免屋頂滲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；裝配場地應清潔、干凈，布置整齊，通風良好；搭設定子組裝防塵棚。定子疊片支架采用10號、14號槽鋼進行制作，共制作8個定子疊片支架。定子疊片平臺采用φ48盤扣式腳手架為主支撐，上鋪寬800mm、厚5mm花紋鋼板，施工期間便于安裝及拆卸。

定子組裝工藝流程見圖1、圖2。

圖1 定子組裝工藝流程

圖2 定子組裝工藝流程

2 機座組裝

2.1 機座組拼

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。用銼刀、油石、砂紙對機座、定子安裝支墩、楔子板以及組合面的高點、毛刺進行處理。檢查楔子板相互之間以及楔子板與基礎板之間接觸是否良好。清掃、打磨可調(diào)節(jié)楔子板的組合面，組合面的間隙不超過0.05mm，組合縫錯牙不超過0.05mm。打磨機座合縫待焊部位直至露出金屬光澤，清除焊接坡口及坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的所有銹蝕、油污、毛刺和油漆等。檢查合縫板接觸面應平滑、螺栓孔內(nèi)無毛刺。

將分瓣定子機座吊裝于定子安裝支墩上，就位后，在圓周方向均布8根10號槽鋼將定子機座與定子基礎板焊接固定，以防止機座傾倒。利用把合螺栓將定子機座把合成整體，檢查整個定子機座環(huán)板對接焊縫坡口的間隙及徑向、軸向錯牙。機座大齒壓板合縫處垂直方向錯位小于0.30mm。全圓周分8個方位檢測定子機座各環(huán)板內(nèi)徑，定子機座大齒壓板絕對內(nèi)徑值與設計值的偏差為+1～+6mm，其余各環(huán)板內(nèi)圓絕對內(nèi)徑值與設計值的偏差為-4～+4mm，分內(nèi)、外兩圈各36個點檢測定子機座大齒壓板水平，機座大齒壓板圓周波浪度不大于1mm。

2.2 測圓架安裝

以定子機座大齒壓板內(nèi)圓為基準，利用測圓架底盤調(diào)整螺釘，調(diào)整測圓架中心柱與定子機座的同心度在0.50mm以內(nèi)。在測圓架中心柱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垂直度測量和調(diào)整，其垂直度不應大于0.02mm/m，且最大不應超過0.05mm。

調(diào)整測圓架中心柱垂直度合格后，再次校核測圓架與定子機座的同心度，應在0.50mm以內(nèi)。并利用在轉(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，水平儀的水泡在轉(zhuǎn)臂處于任意回轉(zhuǎn)位置時，均能保持在精度規(guī)定范圍內(nèi)。

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；旋轉(zhuǎn)一周的回零偏差值不得大于0.05mm、跳動量不大于0.50mm。

2.3 機座焊接

定子機座各項數(shù)據(jù)測量合格后，在分瓣機座大齒壓板合縫兩邊用樣沖分別在內(nèi)徑和外徑處打上2對測量點，在每個上環(huán)板合縫兩邊用樣沖分別在內(nèi)徑和外徑處打上2對測量點，用游標卡尺測量記錄原始距離。對機座大齒壓板合縫面坡口間隙大于3mm處，先進行鑲邊焊。其余環(huán)板Ⅴ形坡口間隙應符合圖紙要求。安裝并點焊機座大齒壓板合縫處臨時加強板，之后采用2個焊工對稱施焊加強板，注意保持焊接的同步。檢查機座半徑、水平以及焊縫的收縮情況，在焊接過程中隨時進行檢查，以便根據(jù)實際情況進行焊接順序的調(diào)整。

環(huán)板焊接順序為：以機座大齒壓板為1號環(huán)板，依次向上，直至上環(huán)板為7號環(huán)板。按1號、7號、5號、3號、2號、6號、4號環(huán)板的順序?qū)缚p進行定位焊，每條焊縫分別在內(nèi)徑、中間、外徑處焊接60～80mm長。1號環(huán)板平焊至20mm焊高，進行背部清根后，仰焊至距離環(huán)板下緣10mm處。焊接7號環(huán)板合縫處鋼板，并仰焊至10mm焊高。依次焊接5號、3號、2號、6號、4號環(huán)板合縫處鋼板，并平焊至10mm焊高。1號環(huán)板平焊及仰焊完成后，依次平焊7號、5號、3號、2號、6號、4號環(huán)板至完成。

組焊完成后去除合縫處組合塊及螺栓、螺母等。全圓周分16個方位檢測定子機座各環(huán)板內(nèi)徑，大環(huán)板內(nèi)圓絕對內(nèi)徑值與設計值的偏差為0～+5mm，其余環(huán)板以不影響定位筋安裝為準。分36個點檢測定子機座下環(huán)板水平，下環(huán)板圓周波浪度不大于1mm。

3 定位筋安裝與焊接

定位筋整圓共51根，沿定子環(huán)板內(nèi)圓均布，分布角為7.059°，見圖2。定位筋安裝時，采用大等分弦距方法，采用3根基準定位筋7等分方式進行。

根據(jù)定子定位筋分布圖(見圖3)，在定子下環(huán)板處劃出基準定位筋所在位置的中心線。依順時針順序排列(從內(nèi)往外看)定位筋編號為1～51號。用全站儀按圖紙尺寸在機座下環(huán)板上放出定位筋安裝基準線，基準定位筋選為+Y偏-X方向0.395°位置?；鶞识ㄎ唤钸x為51號、1號和2號，并將其作為1根大等分定位筋；7根大等分定位筋分別為1號、9號、16號、23號、30號、37號、44號?；鶞识ㄎ唤钸x為51號、1號和2號，并將其作為1根大等分定位筋；7根大等分定位筋分別為1號、9號、16號、23號、30號、37號、44號。

圖3 定位筋分布圖

3.1 基準定位筋安裝

在定子下環(huán)板上+Y偏-X方向0.395°位置劃線，定為1號基準定位筋。再根據(jù)1號定基準位筋的位置確定出其余2根相鄰基準定位筋(51號、2號)的方位，選用3根直線度和扭曲度較好的筋作為基準筋，劃出3根基準定位筋鴿尾中心線。

在基準筋背部與定位筋托塊間裝入楔塊和墊塊并楔緊，初步調(diào)整基準筋托塊的徑向與周向位置，并用專用工具將基準定位筋托塊初步固定在定子機座環(huán)板上。調(diào)整基準定位筋，使基準筋鴿尾中心線與設計要求周向偏差不大于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。基準定位筋調(diào)整合格后，利用專用工具將基準定位筋的托塊固定在定子機座環(huán)板上。將基準定位筋上每層定子機座托塊點焊到環(huán)板上，點焊焊縫長度為10～15mm。點焊完成后，檢測基準定位筋徑向及周向垂直度、絕對半徑偏差以及向心度。

3.2 大等分定位筋安裝

3根基準定位筋檢查合格后，選用6根直線度和扭曲度較好的筋和1號基準定位筋一起作為大等分定位筋。

初步調(diào)整各大等分定位筋，使其鴿尾中心線與定子下環(huán)板上的位置中心線偏差不大于1mm，用中心測圓架以及內(nèi)徑千分尺在中間部位的兩托塊處測量并調(diào)整9號大等分定位筋的內(nèi)徑以及其與基準定位筋的弦距。反復調(diào)整9號大等分定位筋徑向及周向垂直度，托塊與機座環(huán)板之間的接觸面、向心度，以及與1號基準定位筋為基準的相對半徑偏差滿足要求。

按相同方法，調(diào)整9號、16號、23號、30號、37號、44號大等分定位筋。大等分定位筋調(diào)整合格后，將各大等分定位筋上的托塊沿徑向從內(nèi)側(cè)向外側(cè)對稱點焊到定子機座每層環(huán)板上，其點焊焊縫的長度為10～15mm。大等分定位筋點焊完成后，分別復測大等分定位筋的徑向及周向垂直度、半徑偏差以及向心度。

3.3 其余定位筋安裝

大等分筋調(diào)整合格后，進行大等分區(qū)間內(nèi)的定位筋安裝。初步調(diào)整區(qū)間定位筋，在定位筋背部與托塊之間裝入楔塊和墊塊并楔緊，將定位筋托塊初步固定在定子機座環(huán)板上。用中心測圓架、定位筋搭焊樣板以及球頭量桿在托塊處測量并調(diào)整大等分定位筋與區(qū)間定位筋的內(nèi)徑以及弦距。反復調(diào)整區(qū)間定位筋，至各檢查項目滿足設計要求。

區(qū)間各定位筋全部調(diào)整合格后，點焊定位筋托塊。用中心測圓架以及弦距測量工具在托塊安裝高程位置測量并調(diào)整所有的區(qū)間定位筋的內(nèi)徑以及弦距滿足要求。

在定位筋下端疊2層定子沖片，檢查定位筋安裝的正確性。

3.4 托塊焊接

托塊焊接前，利用定位筋調(diào)整工具周向和徑向固定定位筋，用平頭千斤頂軸向固定定位筋，再次檢查定位筋的各項數(shù)據(jù)滿足相關技術(shù)要求，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。

定子機座第4層環(huán)板上的各托塊同層徑向焊縫焊完后，再焊接第2或第6層托塊同層徑向焊縫，然后進行第3層或第5層托塊同層徑向焊縫的焊接，再進行第1層或第7層托塊同層徑向焊縫的焊接。

每一層環(huán)板托塊焊縫全部焊完后，應檢查每根定位筋的半徑、向心度和定位筋間的弦距，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，半徑、弦距、向心度等應滿足要求。焊接完成后，對焊縫進行PT探傷檢查。

安裝機座相應環(huán)板定位筋背部的彈性元件，調(diào)整彈性元件，要求彈性元件的球頭中心線需與定位筋的中心線重合，并且彈性元件球頭應緊靠定位筋表面，用塞尺檢查球頭兩側(cè)與定位筋的間隙應相同。

對定子機座內(nèi)外進行清掃，并對焊縫處進行補漆，安裝下齒壓板。

4 鐵芯疊裝

為保證鐵芯疊片的質(zhì)量，采用分段壓緊措施，共分7次壓緊。定子疊片按順時針進行，相鄰兩層按照1/2沖片寬度交錯搭接疊裝(即錯開1個定位筋的位置)。

鄰層定子沖片之間應錯開1/2沖片進行疊放，順時針錯開。所有的黏膠片、沖片、通風槽片均需按此方向進行錯開疊裝。

鐵芯疊片時，定子沖片應緊靠定位筋，疊片過程中，每隔25小段疊一層層壓玻璃布板，層壓玻璃布板疊放于每小段鐵芯的中間層，共疊2層。鐵芯疊裝過程中，應隨時測量定子鐵芯的圓度、圓周波浪度、齒漲以及各小段的高度，并做必要調(diào)整。

每疊完一小段鐵芯時，使用專用工具沿定子鐵芯圓周測量其鐵芯段長，圓周方向上每張沖片1個點，其偏差不超過±0.50mm，必要時應在每次預壓過程中使用槽楔進行鐵芯段長的檢查。疊片過程中，應注意每段高度偏差的相互補償。

在定子鐵芯高度疊至約94mm、1537mm及2941mm時，按圖紙的要求疊入鐵芯溫度計安裝槽的定子沖片，要求測溫電阻安裝槽的深度為6mm。并在對應高度疊片完成后安裝鐵芯溫度計。

定子鐵芯分6次預壓和1次最終壓緊，其每次預壓高度約為500mm。每次預壓前后，均應測量并記錄鐵芯的圓度、波浪度和高度，確定出定子鐵芯下一次的預壓高度。每次預壓結(jié)束后再次進行沖片疊裝時，應根據(jù)上述測量記錄，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。

清掃上齒壓板，將上齒壓板吊裝就位，并調(diào)整齒壓板，使齒壓板上螺孔與定子沖片螺孔同心，壓指中心與鐵芯齒部中心線周向偏差不大于2.0mm，上壓板的徑向水平不大于3mm，單塊上壓板壓指的半徑偏差不大于3mm。安裝上齒壓板的測溫電阻。安裝前后，對壓指溫度計用500V搖表進行絕緣電阻檢查，要求絕緣電阻應不小于5MΩ；檢查溫度計的電阻值，應符合要求。根據(jù)圖紙布置位置，先將壓塊與壓指點焊牢，再將測溫電阻塞入在安裝槽內(nèi)，并用黏結(jié)膠將測溫電阻與壓指黏牢。

按定子鐵芯穿心螺桿裝配有關要求，安裝穿心螺桿、絕緣管、絕緣墊圈、碟形彈簧以及圓螺母等相關部件。絕緣管安裝時，絕緣管平齊端朝上，絕緣管放入中間，絕緣管平齊端朝下。

按照鐵芯分段壓緊要求，整體把緊定子鐵芯，定子鐵芯的實際疊壓系數(shù)不得小于0.96，定子鐵芯整體把緊后，整體測量鐵芯內(nèi)徑、各點高度及波浪度，應滿足設計要求。

鐵芯鐵損實驗完成后，進行鐵芯最終壓緊，定子鐵芯的實際疊壓系數(shù)不得小于0.96。安裝擋風板等定子附件。

5 結(jié) 語

定子主要由機座、定子鐵芯、線圈以及固定這些部分的附件組成。作為機組的重要部件，定子的主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。目前在建的大型抽水蓄能電站較多，受外形尺寸及運輸條件限制，定子部件都是散件到貨，需要在施工現(xiàn)場進行組裝，因此現(xiàn)場定子組裝工藝技術(shù)將直接影響定子安裝質(zhì)量，進而影響機組安全穩(wěn)定運行。

豐寧抽水蓄能電站定子組裝工藝要求嚴、難度大，其結(jié)構(gòu)特點及安裝方式與常規(guī)電站定子有較大區(qū)別，定子機座采用盒形筋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的定子機座具有剛度好、運行過程中定子機座振動小等特點。定子機座通過新型分體式彈性鴿尾筋結(jié)構(gòu)與定子鐵芯連接，能適應鐵芯熱膨脹，還能削弱定子鐵芯的振動。在定子組裝過程中采用合理有效的工藝技術(shù),保證定子的組裝質(zhì)量，為機組下一步安裝提供了有力保證，同時也為同類抽水蓄能電站定子組裝提供了技術(shù)借鑒和指導。