某水电站定子机坑内无中心柱叠片施工工艺_耿世举.pdf

河南水利与南水北调 2023年第2期农村水利 水电某水电站定子机坑内无中心柱叠片施工工艺耿世举（中国水利水电第十一工程局有限公司,河南 郑州 450001）摘要：定子叠片是定子组装的重要组成部分，良好的叠片质量可以减小定子铁芯涡流，减小铁芯损耗、热量、振动、提高发电机效率和机组稳定水平。因此，叠片质量是定子安装质量控制的关键因素。对于大型水轮发电机组来说，定子叠片往往占用较长的直线工期，而一般水电站在安装间只有一台定子组装设备和基础，同时只能组装一套定子。而机坑内无中心柱叠片可实现多台机组定子同时进行定子铁芯叠片，不受施工场地条件的约束，只要定子机坑具备强度条件即可进行定子铁芯的叠装,安装完成后其中心误差在0.50 mm以内，高度误差在2 mm以内，半径在1.28之内，弹簧紧量刀片插入深度小于1 mm，铁芯波浪度小于3 mm。满足了定子铁叠片的各项技术指标，极大地节省了工期。关键词：发电机；定子；基坑；无中心柱；叠片中图分类号：TV734文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）02-0032-03Construction Technology of Lamination without central column in stator pit of a hydropowerstationGENG SHiju（Sinohydro Bureau 11 CO.LTD.,Zhengzhou 450001,China）Abstract：Stator lamination is an important component of the stator assembly.Good quality of laminations can reduce the stator ironcore vortex,reduce the iron iron core loss,heat,vibration,and improve the generator efficiency and the unit stability level.Therefore,the lamination quality is a key factor in the quality control of the stator installation.For large hydroelectric generating units,statorlamination often occupy a long linear construction period,while for general hydropower station,it only has one stator assemblyequipment and foundation in the installation room,and only one set of stator can be assembled at a time.The stator core laminationwithout central column in the machine pit can be carried out for multiple units at the same time,which is not restricted by theconstruction site conditions.As long as the stator pit has the strength conditions,the stator core can be stacked.After the installation,the central error is within 0.50 mm,height error is within 2 mm,and radius is within 1.28.The spring tightness blade insertdepth is less than 1 mm,and iron core wave degree is less than 3 mm.It meets the technical indexes of stator iron lamination andgreatly saves the construction period.Key words：generator;stator;foundation pit;no center column;lamination1基本情况介绍1.1工程概况该项目位于非洲南部，地面式厂房，共安装5台混流式立式机组,单机容量150 MW，总装机容量750 MW，在安装间有一套定子基础。发电机定子总重198.13 t，定子铁芯重135.28 t，总高度1 880 mm，铁芯半径为3 350 mm，每层25.50张片子。1.2工艺流程及操作要点介绍根据图纸开始叠片，铁芯总高度控制在1 8801 884 mm范围内，首先装阶梯片，每层叠一张，每层之间错开半片叠片，注意各阶梯片的半径不要叠错，四类阶梯片半径从大到小，每类叠5 mm共20 mm，然后叠正常片。第一小段高37.50 mm，检查半径符合要求后安装绝缘挡块，以后每5段安装一次绝缘挡块，每一小段之间有一层通风槽片。刚开始叠片时槽样棒和槽楔槽样棒比较松，可以叠完第二小段后安装，安装时如果样棒还掉落就在底部加支墩顶住，槽样棒安装在槽的中间，槽样棒伸出铁芯高度不高于100 mm，槽样棒对称安装在冲片槽里面，每张冲片2根，安装时槽样棒位置尽可能靠近定位筋。槽样棒随着叠片向上移，每次预压的时候拆除所有的槽样棒和槽楔槽样棒，预压完成后重新按要求安装。每叠完一段用橡皮锤轻敲整理下叠片，使之紧靠定位筋，必要时用25 mm环氧板垫着用橡皮锤整理叠片，确保铁芯半径合格，同时检查叠片没有错误。注意定子铁芯测温片的位置，叠片时不要忘记叠测温片。待水轮机中心调整完成后，根据水机中心对定子中心进行调整，中心误差在0.50 mm以内，高度误差在2 mm以内。需要在定子机坑上部安装一根横梁，架设求心器，从水轮机实际中心引出中心线与定子中心重合，对定子铁芯垂直度和圆度的测定。每两段叠片完成后，测量被压住的下一段定子冲片圆度，使用内径千分尺和耳机，运用电测法测量定子铁芯的圆度。在记录数据时，尺数减去钢琴线的半径，得出实际半径，与设计半径对比。根据所测数据，在叠片过程中对铁芯进行整形，并用橡皮锤轻敲定位筋附近的铁芯部分，根据所测每段铁芯得半径数据，对每段铁芯需用通槽棒和铜锤进行整形，控制铁芯半32河南水利与南水北调 2023年第2期农村水利 水电径在3 3501.28 mm之内。铁芯预压前，最上面一层冲片的上部需铺设二层废片，以免造成冲片不必要的损失，前后共5次压紧。按照图纸叠片，当叠至第9小段时铁芯高度约 400mm 时（说明：图纸预压高度分别是 398 mm，848 mm，1 298mm，1 748 mm，1 880 mm，预压高度可以适当调整），进行第一次预压，按图纸安装压紧工具后，用拉伸器对称拉伸，拉伸前在螺杆端部安装百分表测量螺杆拉伸长度，根据现场情况抽测10%，拉伸过程应逐步进行，第一遍一个螺距，第二遍半个螺距，逐步递减。当全部螺杆拉伸一遍后在进行下一遍拉伸，按照这样的方法拉伸直至拉伸到要求量。全部拉伸完毕后，测量铁芯齿部和背部铁芯高度并作记录并结合图纸和叠片过程中的记录计算安装补偿片以及下一步叠片计划。根据第一次压紧后的数据合理加装相应的补偿片，补偿片应跳跃式分布，相邻两段叠片不允许加装同样宽度的补偿片，每次只允许加装一层补偿片，如果补偿片不能利用定位筋固定即只加装在齿部附近，那么补偿片需要用3543硅钢片粘结剂与相邻片粘牢。叠片过程中同样的需要注意随着片子增高而拔高槽样棒和槽楔槽样棒，叠片过程中保持片子表面清洁，用橡皮锤调整片子半径使之背部与定位筋贴紧，用检查棒/通槽棒检查各个槽的尺寸，确保顺利通过，否则用整形棒整形，注意不能损坏片子齿部，利用测圆柱测量铁芯内径测量点用记号笔做标记，用测圆柱和内径千分尺时请注意时间和温度不同造成的合理偏差。随时检查叠过的叠片确保没有叠错。按照同样的方法进行剩余的预压和叠片，直至最终预压，每次预压都要进行铁芯测量，分析叠片层数和高度的关系以及整体水平度，安装补偿片使铁芯各尺寸满足要求。第二次预压后进行叠片时注意测温电阻的位置，不要忘记或错叠。最终预压的时候使用永久螺杆（表面绝缘漆完好）并按照图纸正缺安装垫片和绝缘套管，按照图纸调整上齿压板和叠片齿部的相对位置，注意上下端绝缘套管和绝缘挡块的距离。绝缘套管要和绝缘垫片用绝缘胶EP105粘牢固定。最终压紧后，测量铁芯的整体高度并记录，确保高度和铁芯上部波浪度符合要求，否则，松开螺杆拆掉上端阶梯片，根据测量结果计算后增加/减少叠片以及加装补偿片调整铁芯，然后再次进行压紧，测量铁芯高度和波浪度并抽测10%螺杆的伸长量，确保各尺寸满足要求，然后检查螺杆的绝缘并记录。检查验收后进行铁芯磁化试验，试验后用液压拉伸器检查螺帽是否松动，如果松动再次按照要求拉紧，并检查铁芯高度并记录。叠片过程中，测量并记录每一段的铁芯高度，同时检查叠片有无错叠之处。每一次压紧完成后，测量并记录铁芯齿端和齿背的高度（保证圆周方向上每张冲片至少有一个测点）。定子最终压紧前检查铁芯高度，结合第4次预压数据，考虑压缩量计算最终压紧后检查铁芯高度应控制在1 880（0+4）mm。圆周等分26点在槽底和槽背测量。见图1。图1定子叠片预压示意图1.3定子叠片设计要求根据设计报告，定子叠片的技术要求如下：水机中心对定子中心进行调整，中心误差在0.50 mm以内，高度误差在2 mm以内。内径千分尺需要校准误差在00.01 mm。定子铁芯半径控制在3 350（1.28）mm。定子铁芯需要分成5次压紧，每400 mm高度压紧一次，铁芯压紧片间压力1.50 MPa，每根拉紧螺杆受力值为94.20 kN，拉伸量为2.98 mm。铁芯压装后，弹簧紧量刀片插入深度小于1 mm。铁芯叠压系数不小于0.94，铁芯波浪度小于3 mm。1.4定子无中心柱叠片技术的影响因素和所需条件分析定子基础已浇筑完毕。水轮机中心已确定完毕，且误差在0.50 mm。叠片前需要确保定子机座的水平和中心符合要求，若定子机座水平不符合要求，则会影响铁芯的波浪度；若定子机座中心与水轮机中心线误差过大，则会造成测量结果失准，导致铁芯圆度超差，影响定子铁芯磁拉力。预压前后需要测量其铁芯高度，分析铁芯波浪度，但在叠片过程由于机座水平，定位筋垂直度及径向扭曲，定子冲片厚薄不一等误差影响，会出现波浪度超差等现象的发生，需要提前分析，高度较低的铁芯点位需要提前放入补偿片，保证最后铁芯高度在1880（0+4）mm及波浪度在2 mm内，否者会对定子铁芯造成不良影响。在定子铁芯预压过程也遇见过压装后且未拆除预压工具，用电测法对测量每个半径尺寸，求出平均值，要每个所测半径与平均半径的偏差应在设计空气间隙的4%以内。在完成定子铁芯的叠装后，由于铁芯重量过重，需要重新测量调整高程。2定子机坑无中心柱叠片与安装间中心柱叠片参数对比2.1定子冲片每台定子铁芯需要定子冲片约78 809片左右，定子冲片使用硅钢片制成，厚度为0.50 mm，硅钢片是一种含碳量很低的薄型钢板，能有效增加电阻率，减少由于厚度方向引起的涡流损耗。其轮廓及外形偏差需要保证在0.05 mm，最大允许毛刺高度5 m。定子机坑无中心柱叠片与安装间中心柱叠片中所使用的定子冲片相同。2.2其他规格冲片定子铁芯以定子冲片为主体，除了使用定子冲片还需辅以4种台阶片、通风槽片及对应的冲片半片组成。4种台阶材质及冲制要求与定子冲片相同，除齿部与普通定子冲片相比，每减少3 mm为一种台阶片规格。通风槽片大小尺寸与普通定子冲片相同，但在定子冲片有毛刺的一面点焊有通风槽钢。通身涂红漆与定子冲片相区分。由于定子机坑无中心柱叠片与安装间中心柱叠片中所使用的台阶片、通风槽片等同为一家所提供，故技术参数相同。2.3定子机坑无中心柱叠片与安装间中心柱叠片验收数据对比在定子铁芯叠装完成后，对比采用不同方法叠装时随机抽取上中下3段铁芯所测数据，分析得出定子机坑无中心柱叠片与安装间使用中心柱叠片结果相差不大，且各个半径都在3 3501.28 mm的误差范围之内，且机坑内无中心柱叠片的圆度也符合 1.50 mm 的范围，同心度也均小于 1.00 mm 的范围内。符合定子叠片技术参数要求，见表1。2.4定子机坑无中心柱叠片与安装间中心柱叠片验收高度对比在定子铁芯叠装完成后，对比采用不同方法叠装时所测数33河南水利与南水北调 2023年第2期农村水利 水电据，可分析出定子机坑无中心柱叠片数据较安装间使用中心柱叠片完成后高度相差在1 mm内，均符合1 880（0+5 mm）的要求，且整体波浪度在2 mm的范围内，符合定子叠片技术参数要求，见表2。3结论由上述参数分析得出，与传统的安装间定子铁芯叠装相比，定子机坑无中心柱叠片是完全可行的，即满足定子铁芯叠装的各项技术指标，又节省了水轮发电机组的安装周期，为以表1两种方式叠片内径数据对比表单位：mm方式安装间中心柱叠片内径数据定子机坑无中心柱叠片内径数据测点平均半径圆度同心度平均半径圆度同心度R13 350.010.330.163 349.950.280.79R23 350.080.370.153 349.960.310.65R33 350.140.290.103 349.990.370.68方式测点12345678安装间有中心柱叠片完成后高度内测1 8841 8841 8841 884.501 883.501 883.501 8831 884外侧1 883.501 8841 883.501 8841 883.501 883.501 8831 883.50差值0.5000.500.500000.50定子机坑无中心柱叠片完成后高度内测1 8841 884.501 883.501 884.501 883.501 884.501 8841 883.50外侧1 883.501 8841 883.501 8841 8831 8841 8841 883.50差值0.500.5000.500.500.5000表2两种方式叠片完成后高度对比表单位：mm后定子叠装提供了一个新的模式。参考文献：1 郭勇，李祥群，韦威风，等.糯扎渡水电站9#7#机组定子铁芯叠装工艺 J.水利水电技术，2014（3）.收稿日期：2022-10-20编辑：雍友玉34