鲁地拉水电站定子组装工艺技术剖析.

鲁地拉水电站定子组装工艺技术

周若愚

（中国水利水电第三工程局有限公司，陕西西安 710032）

摘要：本文对鲁地拉水电站发电机定子组装施工过程中的机座组装焊接、定位筋安装以及铁芯叠片进行了详细介绍。其中定子定位筋采用浮动结构，安装时采用“片—筋—片安装法”，先由预叠片定位、调整，安装焊接后再叠装铁芯，保证了定子组装后铁芯的圆度及同心度等各项控制指标。同时，铁芯压紧时直接用力矩扳手对拉紧螺栓按一定力矩压紧，工艺简单、技术先进。通过鲁地拉电站定子组装，总结了大型水轮发电机定子组装工艺及技术控制措施，以此对同类机组安装提供必要参考。

关键词：鲁地拉电站定子组装定位筋铁芯叠片工艺

Technology for Stator assembly process of Ludila

Hydropower Station

Zhou ruoyu

(Sinohydro Engineering Bureau 3 Co.； Ltd.；Xian 710032 )

Abstract: In this paper, the assembling and welding of stator frame、installation Of dovetail keys and stacking are introduced in detail in the construction process of generator stator assembly for Ludila Hydropower Station。The dovetail keys are floating structure，they are “core-dovetail key-core”when installing， In order to ensure the concentricity and roundness of the stator iron core control index after assembly，The first positioning，adjustment and installation， then stacking。In the meantime，tension bolt according to a certain moment pressing on with torque wrench when core compression，the process is simple，and technology is Advanced。Following the assembly of Ludila stator, installation process on-site and technical measures for rotor of large Hydrogenerator are summarized，and can be used as reference for assembly of the similar generator units。

Key words:Ludila Hydropower Station stator assembly Dovetail keys Stacking Procedure

引言

鲁地拉水电站位于云南省大理州宾川县与丽江地区永胜县交界的金沙江中游河段上，为金沙江中游水电规划8个梯级电站中的第7个电站，电站以发电为主，装设6台单机容量360MW 的混流式水轮发电机组，电站保证出力为946.5MW，多年平均发电量为99.57亿kW·h，年利用小时数4610h。

鲁地拉水电站定子由天津阿尔斯通提供，定子主要由定子机座、铁芯和绕组组成。定子机座由7瓣组成，上下共6层环板，在现场进行机座组圆、合缝焊接后进行叠片。定子铁芯内径为Ф14130mm，外径Ф15140mm，高度2130mm，铁芯背部由270根拉紧螺杆与碟簧进行压紧，并通过135根浮动式双鸽尾定位筋与定子机座连接。铁芯由49小段组成，中间有46层通风槽片。其中两端分别有1段20mm高的短齿片，中间是47段高度为39mm的小段，单张硅钢片厚0.5mm，单张通风槽片厚6mm。全圆由45张冲片叠成，整圆共计540个槽，叠片均采用错1/3定子冲片的螺旋法堆积。定子组装后整体重约459t。

1 定子机座组装

1.1机组组拼

将分瓣定子机座运至安装间放置，清扫分瓣定子机座组合面、机座基础板、机座把合板及定位装置。按照图纸尺寸在安装间摆放好定子组装支墩、楔子板、机座基础板，初步调整好定子组装支墩上表面水平，支墩的顶面高程差不大于2mm。用桥机竖立起单瓣定子机座，连接机座、组装支墩及基础板，临时拧紧组合螺栓，检查组合面间隙情况。

将第一瓣定子机座吊就位，引出线的方位与机坑实际安装方位基本一致，吊装后用临时支撑将分瓣定子机座可靠固定，以防倾覆，再将另一瓣定子机座吊装就位，与第一瓣定子机座进行组合，并依次将定子机座组合成整体，并搭设防尘棚等工装设施，详细布置情况见图1所示。分瓣机座组合时，在合缝处加垫预留合缝焊接收缩量。

图1 定子组装布置图

1.2定子测圆架安装

用外径千分尺校核测圆架中心柱直径，按照测圆架图纸将测圆架支臂与底盘组合成一整体，将测圆架吊入安装部位。并安装测圆架转臂，沿测圆架中心柱上、下移动测圆架的转臂，极限行程位置应能满足测量整个定子铁芯部分轴向高度的要求。

以定子机座下环板压紧螺栓孔为基准调整测圆架的中心，将测圆架中心柱与拉紧螺杆孔的同心度初调整到0.35mm以内；精调测圆架中心柱的垂直度，在测圆架中心柱的两个相互垂直的方向上悬挂钢琴线，利用钢琴线对测圆架中心柱进行找正，要求其垂直度不应大于0.02mm/m，且最大不应超过0.05mm；并检验测圆架转臂周向测量的精度及轴向跳动，全范围内起落测圆架转臂，测量中心柱垂直度应合格，利用在转臂上放置精密水平仪（精度0.02mm/m）的方法检验中心柱转臂水平度，使水平仪的水泡在转臂处于任意回转位置时，均能保持在精度规定的范围内。测圆架调整完毕将其可靠固定，锁紧测圆架上的全部调节螺栓和组合螺栓，以防使用中松动而影响测量结果。

1.3定子机座焊接

定子机座各项数据测量合格后，对焊缝进行预热，采用手工电弧焊焊接定子机座，最大焊接线能量小于30KJ/㎝，层间温度≤260℃，焊条摆动宽度≤3倍焊条直径。为控制焊接变形，焊接采用对称施焊方式，焊接速度应尽可能一致，相邻两层焊缝的焊接方向必须相反。对组装间隙大的焊缝，采用镶边堆焊，并采用多层多道分段退步焊。对于对接焊缝先焊完1/2正缝后，方可对背缝进行清根，背缝清根干净后进行背缝焊接，完成后焊接剩余正缝。除底层及盖面层外其余各层每焊一层均应锤击以消除焊接应力。

对焊接过程进行监测和记录，并根据焊接变形，及时调整焊接有关工艺参数等。焊接完成后，对焊缝进行无损探伤检查。

焊接完毕后再次测量机座上层各环板外的各环板的绝对半径值，对绝对半径小于设计值的环板应进行切割处理。最后对定子机座进行清扫，并按图纸的技术要求对焊缝处进行喷漆。

2 定位筋安装

2.1准备工作

复测测圆架及定子机座所有技术数据满足设计要求，测圆架中心柱垂直度不应大于0.02mm/m，且最大不应超过0.05mm；利用测圆架转臂，重复测量圆周上任意点的半径误差不得大于0.02mm，旋转一周测头的上下跳动量不得大于0.5mm；测量测圆架与定子机座拉紧螺

杆孔的同心度应在0.35mm以内。

开箱、清扫定位筋，利用定位筋校制直平台对定位筋进行检查、校直。要求定位筋周向、径向直线度≤0.10mm,周向扭斜度≤0.10mm。

2.2基准定位筋安装

选择一根加工精度比较好的定位筋作为基准筋，按照设计图纸要求，以+Y方向偏-X方向2.66度进行定位，利用“C”型夹以及千斤顶将定位筋托块固定（如图2所示），调整好第一

定位筋轴向中心线与两侧相邻压紧螺栓孔距离偏差≤2mm；

基准筋半径R7520 0+0.20mm（室温下）；

基准筋径向、周向垂直度≤0.05mm/M，最大不超过0.10mm；

上、下各环板处半径差≤0.10mm；同一平面左、右扭斜≤0.08mm；

托板与环板间隙＜0.5mm，间隙大于0.5mm处加垫或打磨处理；

托板与定位筋径向应无间隙（斜边），背部间隙不小于0.5mm。

调整合格后，对托快进行点焊，复测应满足上述技术要求。

2.3大等份定位筋安装

挑选14根加工比较好的定位筋，作为15大等份定位筋。

以基准筋为基准，利用内径千分尺（也可利用百分表）与定子测圆架配合，调整各大等份定位筋，弦长、半径及扭斜。技术要求：

大等份定位筋弦距差≤0.25mm；

大等份相邻定位筋弦距差≤0.20mm；

同两根筋上、下弦长偏差≤0.15 mm；

大等份定位筋半径偏差（相对基准筋）≤±0.10mm；

单根定位筋上、下各环板处半径差≤0.10mm；

单根定位筋同一平面左、右扭斜≤0.08mm；

调整合格后，点焊定位筋托块，复测所有数据，应满足上述技术要求。

2.4其余定位筋安装

安装其余定位筋，以调整合格的基准筋为准，调整大等份之间的定位筋，利用测圆架和弦距样板检查、调整定位筋的半径、弦长。所有定位筋的调整、点焊完成后，检查所有定位筋的径向和周向垂直度、内圆半径、径向扭斜及弦距技术要求：

所有定位筋弦距差≤0.20mm；

相邻定位筋弦距差≤0.15mm；

所有定位筋半径偏差（绝对半径）7520 0+0.20mm（室温下）；

相邻定位筋半径偏差≤0.10mm；

单根定位筋上、下各环板处半径差≤0.10mm；

单根定位筋同一平面左、右扭斜≤0. 08mm。

2.5定位筋焊接

定位筋焊接采用气保护焊，按定位筋装焊工艺要求进行定子定位筋托板焊接。焊接的全过程中，对定位筋的半径、弦长进行跟踪监测，如果发现变化异常，对焊接程序进行适当调整，以满足定位筋的焊后各技术尺寸要求。焊接完成后对焊缝进行无损探伤检查，技术要求：所有定位筋弦距差≤0.25mm；

所有定位筋半径偏差（绝对半径（室温下）7520 0+0.20mm；

相邻定位筋半径偏差≤0.20mm；

单根定位筋上、下各环板处半径差≤0.15mm；

单根定位筋同一平面左、右扭斜≤0.10mm。

3 定子铁芯叠装

3.1下齿压板安装

利用测圆架和下齿压板装焊工具，安装、调整下齿压板，调整合格后按工艺要求进行下齿压板焊接，对焊缝进行外观和无损探伤检查。

检查下压指的半径、全圆波浪度、相邻下压指高差应满足设计要求，对焊接后的下压指内圈进行上翘处理，利用千斤顶对下压指端部进行上翘处理，要求将压指内圆上翘量 2.0±0.4mm。

对定子机座整体进行清扫，彻底清理机座内壁与环板、焊缝，用汽油洗去油污，用压缩

空气吹净表面，并按DB1338的要求对焊缝处进行刷漆，注意保护好定位筋。

3.2定子铁芯分段叠压

（1）施工准备：由于定子铁芯迭装配场地要求清洁、干净、布置整齐且通风良好，为满足这一要求，应采取必要的防尘措施，制作安装相应的保护工装；并制作叠片片台和其它临时工装；清点定子铁芯叠压的专用工器具。

开箱检查定子铁芯的质量，并抽测每箱片的厚度，抽查量为10片/箱，测量每张片齿端、齿中、齿背各点厚度,并作记录，作为叠压系数计算和加/减补偿片依据。

（2）叠装工作：按图纸要求，分层整圆叠片，整圆由45张叠装而成，采用顺时针叠片，按照图纸规定的层间交错一根定位筋的方式叠片。要求相邻片接缝正确，边叠边整形，叠片的过程中应随时对冲片进行清洁和整形，利用铁芯槽内的槽样棒对铁芯进行定位，保持槽形整齐，无突出错牙。注意冲片记号槽应一致，折边卷角、断齿、油污、裂纹、漆膜不均等有缺陷的冲片不允许叠入；通风槽片的通风槽钢点焊是否牢固，槽钢尖端上翘，未平好的通风槽片不应叠入。

①按图纸要求，最下端一小段（上端与下端对称）开始应叠入短齿片；②当铁芯叠装50mm 后，将槽样棒插入铁芯线棒槽内，在圆周方向均布，每一张冲片上至少有2根槽样棒，槽样棒露出铁芯约100mm，在叠装的过程中交替上升，保持槽样棒露出铁芯100mm左右；③叠装过程中用塑料锤或紫铜锤轻敲铁芯，使其底部靠紧；用整形棒插入线槽中左右敲打，使线槽两侧平滑，用通槽棒检查应畅通无阻；④每一小段铁芯叠完后，用C形夹夹紧铁芯线槽端部，用游标卡尺抽样测量小段高度并作记录，要求每小段高度不超过设计高度±0.5mm；⑤叠片过程中，按照图纸叠入背部带RTD槽的特殊冲片。

（3）预压工作：根据设计图纸及技术文件要求，铁芯采用分段叠装、压紧，共分4次压紧。铁芯每叠500mm左右进行一次预压工作。在预压的过程中，注意整圆分四组对称紧固，而且在径向对称位置。

①铁芯叠至500mm左右时，按照定子铁芯压紧示意图3进行第一次预压，将压板置于冲片上，装上工具拉紧螺杆；

图3 定子铁芯压紧顺序示意图

②定子铁芯预压时，分四组进行对称、同步压紧，每组分为6个区（每区有11根或12根螺栓），按照图纸跳跃式分区压紧，齿背和槽内螺栓压紧要交替进行，拉紧螺杆受力约为102.7KN，伸长量为3.7mm±7%；③测量定子铁芯内圆半径、铁芯高度、波浪度及对铁芯压紧紧度满足设计要求；④根据上述方法进行第二次、第三次、第四次预压。

（4）定子铁芯最终叠压：根据最后一次预压的情况和铁片厚度抽查结果，准确计算需要叠装的铁片层数（最后一小段高度不能变），以满足铁片最终压紧后的高度、波浪度等技术指标。按照计算结果进行叠片，并进行最终压紧。

①按图纸要求完成全部叠片，焊接定位筋上端角钢，装齿压板，装上拉紧螺杆和工具螺杆；②检查铁芯内径及波浪度，并调整合格，检查上齿压板的每个压指与冲片对齐情况；③用力矩扳手按照预压紧程序进行压紧。压紧后，复核测圆架的技术数据，测量铁芯内径、圆度，测量铁芯高度、波浪度及槽形，测量压紧螺杆力矩、碟簧压缩量，各项技术数据均应符合设备供货商的技术要求。技术要求如下：

铁芯平均总高度21300+5 mm；

圆周波浪度不大于3mm；

铁芯同截面内、外高差不大于3mm；

上压板内外水平不大于3mm（径向）；

上压板与铁芯之间的中心偏差不大于1mm；

上压板的倾斜偏差不大于3mm（轴向）；

铁芯内圆半径7100±1.28mm；

铁芯叠压系数（紧度）不小于0.99。

（5）所有验收数据合格后，按照图纸要求配好压板垫块尺寸，以设计力矩值把紧螺杆，装入定位销，焊好垫片及定位销，最后拆下内圈工具螺杆。

（6）用紧度刀片以一手之力插入冲片检查铁芯紧度，其插入深度应不低于质量标准要求，全面检查铁芯长度、波浪度、压指受力情况及内径尺寸并记录，如不合格应继续调整，直至符合要求。取出全部槽样棒、槽楔槽样棒等。

（7）拆除所有临时工装，清理场地，对定子机座及铁芯等各部件进行认真清扫，尤其是通风沟、铁芯槽及背部，绝对不允许其他金属和杂物存在。

4 定子铁芯磁化试验

按照厂家技术要求和相关规程要求，编制定子铁芯铁损试验措施，根据施工措施进行铁损试验，铁损试验合格后，依次将所有螺母再次把紧一次，并按图纸要求搭焊螺母。

5 结语

定子是水轮发电机组的关键部件，主要作用是产生旋转磁场，对整个机组的安全可靠运行至关重要。同时，受运输条件限制，大型水轮发电机定子部件都是散件到货，需要在现场进行组装，所以现场定子组装质量控制是整个发电机安装过程控制的重中之重。

鲁地拉电站定子组装过程中，重点对定位筋安装、铁芯叠装等关键工艺和难点进行了严格的质量控制，采用了浮动式定位筋结构和铁芯压紧时直接用力矩扳手对拉紧螺栓压紧等新工艺，通过鲁地拉电站定子铁损试验，铁芯、机座环板、拉紧螺杆、齿压板、通风槽等均无异常现象，自电站机组投产至今数月，定子运行的各项指标优良，表明定子组装工艺合理有效。

[参考文献]

[1] 刘文清.最新水利水电机电安装工程施工工艺与技术标准实用手册[M].合肥：安徽文化音像出版社.2006。

[2] 苏大，等．龙滩水电站700MW全空冷式发电机组定子铁芯叠装技术.水利学报，2007(10)。

[3] 水轮发电机定子现场装配工艺导则SD287—88。

[4] 水轮发电机组安装技术规范 GB/T8564-2003。

作者简介：周若愚（1983—），男，汉族，重庆潼南人，工程师，中国水利水电第三工程局有限公司从事机电安装技术管理工作。