高水头水轮发电机组转子组装技术.doc

高水头水轮发电机组转子组装技术摘 要：本文以重庆富金坝水电站为例介绍了灯泡贯流式水轮发电机组发电机总装工序及技术控制措施，并对关键工序的技术要点作了详细论述。关键词：发电机总装技术、富金坝水电站1、 概述宝泉抽水蓄能电站位于河南省辉县市薄壁镇大王庙以上2.4km的峪河上，距新乡市45km，距焦作市约30km，与郑州市直线距离约80km，是一座日调节纯抽水蓄能电站。电站装机容量1200MW，装设4台单机容量为300MW的立轴单级混流可逆式水泵水轮机-发电电动机组。电站建成后以二回500kV出线接入河南电网，担任河南电网的调峰、填谷、调频、调相以及事故备用等任务。 水泵水轮机正常最大、最小毛水头分别为570.40/494.00m，水轮机工况额定水头510m，水泵水轮机发电机组额定转速为500rpm。发电电动机为空冷悬式机组。机组抽水工况起动方式采用以静止变频起动作为主要起动方式，同步起动(背靠背)方式作为备用起动方式。发电电动机组转子由瓶状轴、磁轭和磁极等部件组成，转子瓶状轴（bottle shaft）2236X6060mm整体运输，重量36543kg，与发电机下端轴止口930H6mm；转子瓶状轴布置有12个立筋，立筋高2918mm；转子磁轭单片厚4mm，磁轭叠装高度3136 mm，每层磁轭叠片分类P01-P09计划12片；转子磁极12个，体积2890965.69455mm，单个磁极重8271kg。转子支架由转子瓶状轴和立筋已组合成一体； 12个磁极挂装前需校核重量并通过耐压试验；转子（磁极外圆）直径4600mm。转子组装后总重310000kg。 2 转子组装流程 转子组装流程图如下图所示：图1-1：转子组装流程图1.4 主要参数（1） 转子立筋外圆R=2236 H10mm；（2） 磁轭内圆R=1120.30.5mm；（3） 转子磁极外圆R=1920.30.5mm； （4） 磁轭叠片总高 31362mm；（5） 磁轭片叠压系数0.99；（6） 转子、定子空气间隙=43mm（7） 转子磁轭外圆，其半径与平均半径之差不大于设计空气间隙的3.5（1.50mm）。（8） 磁极挂装后其外圆半径与平均半径之差不大于设计空气间隙的4（1.72mm）。15转子组装1.5.1施工准备(1)仔细审阅并熟悉发电电动机转子装配图纸、资料及制造厂工艺文件，了解、掌握发电电动机转子的结构特点，收集相关资料、标准和规范。(2)根据图纸、资料编写详细作业指导书报监理工程师审批。并完成施工人员的组织、施工设备和工具的调配、布置和对参与施工的特殊工种人员的资质考核、审查和取证。(4)磁轭冲片在厂内已作清扫及分类。在转子组装前必须进行清扫。根据P01-P09冲片的厚度及转子装配图，计算并列出磁轭堆积配重表。(5)根据图纸在转子安装工位的中心，预埋转子轮毂基础板，安装转子磁轭支撑千斤顶。然后安装并调整轮毂支墩的水平（0.02mm/m）和高程在图纸要求的范围内，将支墩固定在基础板上。1.5.2磁轭冲片检查1、用干净的破布把表面擦干净或在安装场布置一台0.9m3空压机，用空压机对磁轭片清扫，分类堆放。2、 检查磁轭片平面平整情况，发现变形磁轭片应进行校正，严重变形的应作废处理。3、符合要求的磁轭片回装，并按要求挂牌标识。4、 磁轭片厚度检测记录：每箱测量10片以上，每一片沿周边用外径千分尺测量10个点以上作为这一箱铁片的平均厚度，并记录标识。5、 根据分类符合要求的磁轭片标识磁轭叠装图HGBQ220001。1.5.3设备验收设备到货检查验收。按照交货明细表上的数量以及图纸表明的数量和尺寸核对到货设备、工器具。设备运底现场后，按照制造厂说明书的要求进行保存。16转子轮毂（瓶状轴）安装1.6.1打磨清理与测量1、将转子轮毂拉入安装间后，进行认真的打磨清理，测量轮毂的主要外形尺寸及配合尺寸并做详细记录，如轮毂两法兰间距离、止口高度、外径等。2、用专用翻身工具将瓶状轴从水平起升至垂直状态。将瓶状轴按正确安装位置吊放在支墩上，测量、调整轮毂的水平（0.05mm/m）与垂直（0.02mm/m），符合要求后，将瓶状轴固定在支墩上。1.6.2测圆架安装安装、调整转子测圆架，使测圆架测臂旋转一周，测头的径向跳动和水平变化(0.02mm)符合设计要求。1.6.2立筋清扫及测量1、用汽油、煤油和钢丝刷等清扫立筋组合面上的防护漆、污垢及锈蚀，用锉刀、刮刀和油石修去表面和高点。2、用测圆架测量检查瓶状轴的几何尺寸；用测圆架检查各立筋的分布半径（2236H10）、上下端弦距等均达到设计要求；测量立筋垂直度（8点）偏差不大于0.02mm/m，挂钩平面水平在0.03mm以内。3、 立筋、磁轭键研配1）清洗、检查立筋，对立筋的边角毛刺进行修磨；安装前对焊接缝进行打磨处理；2） 清洗、检查磁轭键,研配主、副键结合面；3） 在磁轭片叠装前将研配好的主、副键固定在立筋键内；1.6.3安装、调整磁轭下齿压板1、检查测圆架的准确性。2、按圆周方向布置转子磁轭叠片千斤顶：48只可调整支撑千斤顶摆放在安装间地面上，其顶部可调，可粗调整高差；安装12块序号55支撑托板，调整水平后安装序号56支撑块；3、清洗、检查转子磁轭下压板，修磨毛边及毛刺；将下压板放到可调整支撑千斤顶上,调整下压板的水平度,使其达到水平度要求的公差内；并测量与立筋高差。4、转子磁轭下压板定位：1）检验下压板水平度(0.03mm)；测量磁轭片外圆尺寸,R=1920.30.10mm,如有偏差,进行调整；根据磁轭叠片图叠片至自然圆；2）穿入半数拉紧螺杆；将磁轭键临时固定在立筋上；调整磁轭键和立筋， 磁轭键与磁轭冲片无径向、切向间隙；立筋垂直(0.02mm/m)，挂钩与下压板高差符合要求；3） 试叠4-5层立筋冲片，冲片以立筋定位；调整冲片磁极挂装槽中心与磁轭键中心一致，调整下压板与立筋中心位置一致，挂钢琴线将磁极位置用钢字码标识在磁轭下压板上；定位磁轭下压板；4）拆除立筋冲片、拆除磁轭键、拉紧螺杆。5、将磁轭片按要求叠装一定高度在下压板上，用测圆架来测定磁轭片与下压板的位置和磁轭圆度；调整磁轭圆度（此时的圆度应控制在0.10mm以内）。叠片至200mm，安装拉紧螺杆，并点焊拉紧螺杆与下压板把合螺母止动。（8） 磁轭叠装及压紧根据图纸设计按磁轭堆积配重表和图纸（AHG BQN01 GAL-SP114HGBQ220001RIM STACKING DIAGRAM 磁轭装配详图）进行磁轭堆积，同一层片应堆同类重量的冲片，在叠片的过程中，用叠片工具对冲片不断的进行整形。同时用测圆架不断的检查磁轭的半径、圆度、垂直度及磁轭底部的平面度、径向倾斜和支架的水平，同时用塞尺检查与磁轭键之间的接触情况。1、磁轭冲片叠装，磁轭冲片叠装采用人工进行。按叠片图进行叠片图HGBQ220001所示，叠片时采用磁轭键和定位销定位，用橡皮锤或铜棒进行整形，将磁轭冲片由外向里打靠，使其与立筋无间隙。2、 第一段叠装1） 根据磁轭叠片图叠片至636mm高；2） 测量磁轭片外圆尺寸, R=1920.30.10mm,如有偏差,进行调整；3） 复测检验下压板水平度(0.03mm)；3、 调整磁轭键和立筋1） 磁轭键与磁轭冲片无径向、切向间隙；2） 立筋垂直(0.02mm/m)，挂钩与下压板高差符合要求；4、叠装中间过程1） 叠装过程中，随时测量磁轭圆度及磁轭表面平整度,圆度如有超差需进行进行圆度校正；如发现不平度相差较大,则使用调整片进行调整内外高度；2） 叠装过程中，随时向上提起磁轭定位销,长度不大于200mm；3）根据磁轭设计高度，叠片将分6次压紧（636mm、1136 mm、1636 mm、2136 mm、2636 mm、3136 mm）。叠装至图纸要求的高度时，穿入拉紧螺栓进行分段压紧工作。每次预压前要把磁轭上压板装上。预压螺杆采用永久螺杆，拧紧顺序见1-2图。圆周分4组同时进行预压。预压紧量是最终压紧量的80%.采用风动扳手预紧。最终压紧采用液压拉伸器拉紧，理论扭力矩为2100N.m，螺杆身长值2. 7-3.2mm。图1-2：转子磁轭螺栓压紧顺序示意图4、对磁轭进行预压紧时注意如下要点：1）每次压紧时应测量转子磁轭压紧前、后的圆度、半径、高度及波浪度等。2）磁轭紧压前，对磁轭进行一次全面整形，并检查定位销钉的自由程度，并在第一次紧压时，用水准仪检查下压板水平。立筋检查：磁轭键与磁轭之间无间隙；垂直度符合要求；轴向位置尺寸在公差范围内；3）压紧应至少有两组施工人员对称、分次压紧，每次压紧的方向相反，压紧力矩应逐次整加至设计值。4）用扭矩扳手校核磁轭的压紧系数，达到设计要求后，用钢卷尺测量磁轭高度。如上述检查项目如超标，部分或全部松开压紧螺栓进行调整。5、叠片注意事项1）每次压紧均应进行测量验收工作，并每次压紧通过监理工程师验收后，方能进行下次叠压工作，直至完成整个叠装工序。2）各部尺寸合格后，将磁轭外部用12圆钢焊接固定，防止拆除压紧工具后冲片反弹。拉紧用的圆钢必须平直，圆钢上端部不得高出已叠装磁轭面。 3）磁轭全部压紧后，割除用于固定磁轭12圆钢并打磨平整。检查其叠压系数、圆度、半径、平均高度、波浪度、垂直度等应符合设计和规范要求。6、最终叠装压紧1） 在磁轭冲片最上部安装上压板；2） 拆除叠片定位销；3）插入所有永久螺杆；4）螺纹及螺母涂油脂润滑，按图纸尺寸控制好永久螺杆与下压板长度尺寸； 5） 用液压拉伸器将拉紧螺杆拉伸至规定伸长量，伸长量的误差应控制在7%以内。压紧分四等份或者八等份对称方向进行； 6） 抽检10%的拉紧螺杆的伸长量，如果没有达到规定的伸长量，则对所有的拉紧螺杆再拉紧一次；7） 最终压紧后，检验磁轭是否满足以下安装公差； 磁轭内外圆的高度差(0+3mm)；磁轭外圆尺寸。在每个立筋所在位置测量磁轭外圆半径尺寸，测点分别为磁轭上中下部，每个磁轭三个点。(0.1mm)7、磁轭热打键1）核查转子测圆架的准确性，全面复查整体磁轭的各项技术指标，包括与中心体同轴度、半径、圆度、垂直度，在冷态下通过调整组合键打紧键，对磁轭圆度再次进行微调。按照制造厂提供的组合键的焊接工艺，进行组合键的焊接。2）根据热打键设计紧量，确定每个键的加垫厚度。a 根据副键的正确长度尺寸划出其多余部分，以便在打紧后便于检查；b 磁轭键与键槽间隙加垫，根据间隙选择垫片厚度进行加垫，要求将间隙全部垫满；3）在磁轭周围用钢架和帆布搭设保温防护棚，用履带式加热器将转子磁轭按厂家规定的方法加热（80K/h，8h），磁轭与瓶状轴的温度差按照厂家提供的热打键紧量（0.8mm）计算，完成热打键工作。a 用大锤将磁轭副键打入键槽内，用16磅大锤连锤5次以上，副键进入量不到1mm为最终打紧量；打键时应根据磁轭外圆情况进行，外圆小的应先打磁轭键； b 磁轭键打完后，将多于部分割除，然后在焊接固定键与副键。4）当磁轭冷却至室温后，拆除保温棚与加热设备，重新对全部压紧螺栓进行紧固并完全达到设计要求后，全面检查叠压系数、圆度、半径、波浪度等各项技术使之满足技术要求。彻底清扫转子上的焊珠、焊渣和灰尘等。8、 磁轭外圆检测及附件安装 1） 用转子测圆架检测磁轭外圆度，公差控制在空气间隙的3.5%以内（1.50mm）；如有超差应进行打磨处理；2） 安装磁轭锁定板 a测量磁轭上压板表面至立筋水平槽上表面的距离；编号后记录数值；b按测量的数值选配锁定板和垫片，间隙控制在0.5mm以内；9、磁极挂装1）对磁极进行清扫，磁极挂装前测量单个磁极的直流电阻、绝缘检查、挂装前按要求进行交流耐压试验，试验合格后，进行磁极挂装。如果有不合格的磁极，查明原因，拆开磁极线圈进行烘干、清除杂物、水分等直至合格。2）用平尺检查磁极线圈和磁极与磁轭受力面的平面度，保证磁极线圈与磁轭的平面度符合厂家设计要求规定值。根据磁轭外圆确定磁极垫条厚度，磁轭外圆大的选择厚的磁极垫条。3）按照制造厂家编制的配重编号，确定与转子磁轭的对应位置。在划出每个磁极的铁芯中心线，用样冲、红漆做出明显标记，挂装时应对称进行。4）用制造厂家提供的磁极吊装专用吊具和厂房桥机逐个挂装磁极。挂装过程中，用水准仪确定磁极安装高度。5）根据磁极的重量对称布置磁极，利用磁极吊装和翻身工具挂装磁极，并根据设计高度确定磁极的中心线安装高程，保证磁极中心挂装高程偏差不大于2mm，对称方向磁极高程差符合设计和规范要求。 6）测量磁极的外圆同心度，各半径与平均半径之差不大于设计空气间隙的4%1.72mm7）。按照图纸要求联接磁极接头。使接触面的电流密度符合设计要求；接头绝缘包扎符合设计要求。拆除转子测圆架，安装磁极引线。8）彻底、全面地清扫组装完成的转子，对转子磁极做整体交流耐压试验，最后按制造厂家的要求喷漆。10、 阻尼环连接片、磁极连接片及转子引线的安装1） 磁极外径检查合格后，安装极间连接片和阻尼环连接片，检查阻尼环拉杆与磁极之间间隙是否有5mm的安全距离，否则需进行处理；2） 在磁极线圈上通入直流电，测量每个线圈的端电压，检验每个线圈的端电压是否满足规范要求。3） 安装转子引线并固定在转子支架上。11、转子旋转档风板装配将旋转档风板按出厂要求进行配装，转子引线处两块旋转档风板与其它档风板不同，54块旋转档风板缺口位置修配完成后进行编号标示；12、 转子清扫、检查、试验、喷漆1） 转子全面清扫、检查。2） 做绝缘检查，做交流耐压试验；3） 对转子进行全面喷漆。1.7转子绕组电气试验1.7.1磁极试验根据国标要求，单个磁极在挂装前应进行绝缘电阻、直流电阻、交流耐压等试验检查。测试时必须按照磁极编号做好记录，以防止遗漏或重复试验。磁极挂装后，应进行绝缘电阻、交流阻抗与耐压试验。1、绝缘电阻测试1）对于单个磁极挂装前后的绝缘电阻值，国标GB8564-88规定为大于5 M。2）在2500V DC 测量时间为1min，测量磁极绕组对铁芯的绝缘电阻，环境温度20下绝缘电阻大于22 M。3）测试前后，应将绕组对铁芯充分放电。挂装后的绝缘电阻测试，在磁极连接前进行。2、直流电阻测试1）国标规定，单个磁极的直流电阻，相互比较差别一般不超过2%。2）测量仪器使用感性负载测试仪。3）测量时，记录磁极绕组温度。测得的数值换算后与出厂值相比较，应符合要求。3、交流耐压、阻抗测试合同文件对单个磁极的耐压值未作具体要求。根据国标规定，单个磁极挂装前的交流耐压值为（10U+1500V）。具体试验方法以制造厂家规程为依据，编写交流耐压、阻抗试验方案，并审报监理工程师批准后，进行交流耐压试验。4、转子绕组整体试验全部磁极连接完成后，须进行转子绕组绝缘电阻、直流电阻、交流耐压等试验，合格后方可进行转子吊装工作。1）绝缘电阻测试转子绕组整体的绝缘电阻，国标规定不小于0.5 M。 在转子绕组经过彻底清扫后，用2500V兆欧表进行测试，测试时间持续10min，记录1min与10min时的绝缘值，求出绕组极化指数。所测绝缘电阻数值 ，应符合要求。如果绝缘电阻或极化指数不符合要求，不得进行交流耐压试验，必须对转子绕组进行整体干燥处理，直至合格。2）直流电阻测试测试仪器采用感性负载测试仪。测试在冷态下进行，绕组表面温度与周围空气温度之差应在3之内。测试安排在磁极接头连接完毕、绝缘包扎尚未进行时，测出的电阻值，与设计值相比较，差值应小于2%。如超出要求，使用回路电阻测试仪测量每个接头处的接触电阻，相互比较，找出接头缺陷部位并处理合格。在转子引线安装结束后，在集电环上测量包括引线在内的整个励磁绕组的直流电阻，与设计值比较，应合乎要求。3）电容测试电容测试的方法与定子绕组相同。采用220V试验电源，通过调压器向转子加压，相线接到绕组端部，地线与转子机座相连。根据测出回路的电流与电压，求出绕组电容。4）交流耐压试