发电机定子工艺介绍

11二月2023发电机定子工艺介绍——工艺部11二月2023发电机定子工艺介绍概述发电机定子指的是发电机的静止部分，主要包括了定子机座、定子铁心、定子绕组、端盖、轴承、冷却器等。若是氢冷发电机则另设有动、静密封装置等。按照上发厂工艺条线划分，定子对应的工艺主要分成定子金加工工艺（机加工）、定子铁心压装工艺（手加工）、定子嵌线工艺（手加工），主要重点介绍定子定子铁心压装工艺。11二月202311二月2023一、定子金加工工艺部分定子金加工工艺包含定子机座加工、出线盒加工、冷却器罩加工、端盖轴承加工、定子相关零部件如压圈、齿压板等加工。11二月2023一、定子金加工工艺部分定子金加工工艺包含定子机座加工、出线盒加工、冷却器罩加工、端盖轴承加工、定子相关零部件如压圈、齿压板等加工。11二月20231、机座加工（1）目的：将焊接好以后的机座按照设计图纸要求进行加工，获得所需的尺寸和精度。（2）加工部位：机座端面、止口、内圆、冷却器罩配合面、底脚面、法兰表面、连接孔等表面和孔（螺孔、通孔）；（3）加工机床：主要包括机座加工中心、镗床、铣床等。11二月202311二月2023机座加工实例11二月202311二月202311二月202311二月202311二月202311二月20232、端盖加工（1）目的：将焊接好的端盖按照设计图纸要求进行加工，获得所需的尺寸和精度。（2）加工部位：端盖和机座配合面、上下端盖配合面、连接孔等表面和孔（螺孔、通孔）；（3）加工机床：立车、镗铣床、钻床等。11二月2023端盖加工实例11二月202311二月202311二月202311二月202311二月2023二、定子铁心压装工艺部分概述：

定子铁心是发电机定子机座中一个重要的组成部分，安装于定子机座内壁，本身又作为定子绕组的固定构架。作用是使发电机总磁通获得低磁阻的磁路，建立起发电机电压。11二月2023在铁心中有磁滞损耗和涡流损耗，为了减少涡流损耗，要把铁心分成许多薄片，而且各片之间彼此绝缘，以防止各叠片之间流过电流。每一硅钢薄片厚度的选择与涡流的透入深度有关。大型汽轮发电机通常使用的冲片厚度是0.35mm或0.5mm。11二月202311二月2023定子铁心根据通风形式可分为径向通风和轴向通风结构，叠装后两端用压圈、齿压板、穿心螺杆和定位螺杆进行轴向收紧。定子铁心轴向通风和径向通风结构示意图如下：11二月2023图1-1百万等级轴向通风结构图1-260万等级径向通风结构11二月20232.叠装方式：铁心叠装的方式有两种：

内压装方式

外压装方式11二月2023内压装：

在机座内叠装的方法为内压装法。11二月2023内压装：

在机座内叠装的方法为内压装法。11二月202311二月2023外压装：独立于机座，铁心单独叠装的方法为外压装法。我厂现有的外压装方式有三种：11二月20232.1环笼式外压装：

生产产品有空冷系列、燃机390MW。图2-2定子铁心笼子式外压装图2-3笼子式外压装结构图11二月202311二月20232.2自由式外压装：

生产产品有火电百万级。图2-4百万级铁心自由式外压装及导向结构11二月20232.3散片donuts外压装：生产产品有HMP-S4R3图2-5HMP铁心donuts外压装11二月202311二月2023内、外压装工艺的选用是由产品设计结构决定的，铁心压装工艺整体上基本相同，主要区别在于，工艺装备的布置以及冲片定位方式不同。从生产角度出发，外压装的优势在于实现与机座加工并行作业，规避相互制约的风险，提高生产效率。11二月20233.铁心叠装工艺过程及操作：下面简要介绍铁心压装操作工序，主要以600MWⅡ型为例，并穿插其它产品进行对比。具体以工艺过程卡为准。11二月20233.铁心叠装工艺过程及操作：11二月202311二月20233.1机座装筋机座加工后在内壁上安装支持筋，支持筋就是铁心冲片叠装定位的基础。11二月20233.1机座装筋11二月2023支持筋结构有2种：圆形结构：常规60万产品，直接安装于夹紧环内壁，夹紧环与机座之间采用立式弹簧板避振。鸠尾结构：60万三段式、Ⅱ型产品，通过卧式弹簧板固定于机座内壁。11二月2023图3-1常规600MW、700MW圆形支持筋及弹簧板结构11二月2023图3-260万三段式、Ⅱ型鸠尾支持筋及弹簧板结构11二月2023支持筋固定方式有2种：焊接固定：常规60万产品、三段式11二月2023支持筋固定方式有2种：螺栓固定：60万Ⅱ型600MWⅡ型发电机装筋主要过程工位布置机座就位11二月2023600MWⅡ型发电机装筋主要过程支持筋和弹簧板装配11二月2023600MWⅡ型发电机装筋主要过程基准筋安装11二月2023600MWⅡ型发电机装筋主要过程其余支持筋吊装校正内径、等分尺寸11二月2023600MWⅡ型发电机装筋主要过程11二月2023600MWⅡ型发电机装筋主要过程挡风板装配11二月202311二月20233.2磁屏蔽、端部阶梯叠装磁屏蔽设计中，冲片绝缘涂层外加涂6207粘结剂，需烘焙至130℃、保温48小时进行固化。端部阶梯叠装中需手工涂刷混合树脂粘结剂，需烘焙至90℃、保温48小时进行固化。绝缘材料耐热等级分7级。Y：90℃A：105℃E：120℃B：130℃F：155℃H：180℃C：>200℃11二月2023烘焙温度和时间代表了粘结剂的固化条件，而不是耐温极限。两种粘结剂可同时烘焙固化，遵循的原则是就高不就低。叠装中需严格按图纸要求叠装各种规格的冲片和风道，局部片间需加垫绝缘纸。11二月2023叠装原则：冲片层间按1/2错位叠装。

片间绝缘纸如果为1层，可随上层或下层冲片叠装，如果有2层，均与上、下层冲1/2错位叠装。11二月2023叠装工艺：为了提高生产效率、解决定子烘房的瓶颈问题、节约能源消耗等，磁屏蔽与端部阶梯叠装均采用散片donuts叠装并单独烘焙固化。单独烘焙是相对于整机而言，车间生产中是将磁屏蔽和端部阶梯同炉烘焙，遵循就高不就低的原则设定烘焙参数。11二月2023

磁屏蔽采用散片donuts叠装11二月2023

端部阶梯采用散片donuts叠装11二月20233.3励端端部吊装结合磁屏蔽和端部阶梯的散片donuts叠装结构，励端端部包括端部阶梯、齿压板、压圈、磁屏蔽、分块压板等零部件都在定子机座压装就位前，将机座励端朝上按顺序进行吊装、固定。11二月2023图3-5定子铁心端部装配结构600MWⅡ型发电机装筋主要过程励端端部套装11二月202311二月20233.4定子机座就位在铁心压装区域安装底板、垫箱、调节垫铁等工具，将机座翻身至励端朝下后就位于压装工位，调整机座中心、高度、垂直度等。11二月2023图3-6定子机座就位工装实物布置及结构示意11二月20233.5本体冲片叠装本体冲片的规格都是一致的，叠装均按1/2错位叠放。冲片以支持筋为主定位，穿心螺杆定位棒和槽形定位棒可作为辅助定位，或作整形用。每叠装半档进行一次整形（一般为20～35mm左右），整形用尼龙榔头沿周向多次轻敲定位棒，直至穿心螺杆定位棒和槽形塞规能顺利通过。11二月202311二月2023在半档位置需根据预补偿方案进行齿、轭部补偿。一档叠装后摆放风道板，继续下一档叠装。叠装一定高度后进冷压或热压，除铁心收紧前的加压，其余叠装中的各次加压均须做压铅操作，并根据压铅情况进行后续补偿调整。11二月202311二月2023铁心叠装铁心冷压11二月202311二月2023铁心热压11二月202311二月20233.6汽端端部吊装励端端部包括端部阶梯、齿压板、压圈、磁屏蔽、分块压板等零部件吊装方法及顺序同励端。11二月202311二月20233.7穿心螺杆、定位螺杆收紧利用吊装工具吊装穿心螺杆，并安装穿心螺杆和定位螺杆两端垫圈、螺母等紧固件。11二月2023

一般穿心螺杆单件生产中都有两端绝缘套，吊装中需保留下端绝缘套，以保护穿心螺杆螺纹及防止损伤铁心冲片。绝缘套管图3-7穿心螺杆及绝缘套11二月2023吊装上压具、油压机等加压工具加压，在压力下随手扳紧穿心螺杆和定位螺杆螺母，需注意调节两端伸出长度。图3-8铁心最终加压结构11二月202311二月2023卸压后用液压拉伸器收紧穿心螺杆：穿心螺杆的拉伸力为176000N，以75%、100%的拉伸力分步收紧，收紧操作需按对称、均匀的原则进行，并多次重复操作，确保每根穿心螺杆的紧力都在95%以上。用液压扳手收紧定位螺杆:定位螺杆的扳紧力矩为1660N.m，收紧操作同穿心螺杆。11二月2023注意定子铁心收紧顺序：先收紧穿心螺杆；再收紧定位螺杆。图3-9定子铁心汽端端部结构示意11二月202311二月20233.8定子铁心检查、试验定子铁心收紧后检查：测量槽底长度符合工艺要求：6300（+5，0），（图纸要求为±3，预留了后续收紧余量）。2500V直流兆欧表检测穿心螺杆对地绝缘，要求大于100M。250V直流兆欧表检测分块压板对地绝缘，要求大于100M。11二月2023

将定子铁心翻身至水平状态检查：槽形塞规检查槽形，要求能顺利通过。弹簧紧量刀抽检铁心齿部，要求200N推力下插入量小于3mm。检查测温元件：有无短路、断路、接地现象，250V直流兆欧表检测绝缘电阻应不小于100MΩ，用万用表检测直流电阻应符合元件分度值。铁耗试验：1.4T、45min，温升小于20K、温差小于10K（国家标准：温升小于25K、温差小于15K）。11二月20233.9模拟灌胶加热及再收紧定子铁心在嵌线烘焙和电厂运行中会造成预紧量的降低，预紧量损失的主要因素是：冲片表面绝缘涂层溶剂散发和运行中的磨合。为了减少紧量损伤，在嵌线前采用模拟灌胶加热并再收紧。（电厂运行1年后需安排收紧操作）11二月2023加热方式及控制：采用感应加热+热风循环，加热至平均130℃、保温24小时。冷却至室温（允差在5K内）后用14个拉伸器分3组收紧穿心螺杆，用2个力矩扳手收紧定位螺杆，收紧操作同前。11二月202311二月202311二月2023

3.10嵌线灌胶加热后再收紧嵌线灌胶后为了固化槽内适形材料和端部树脂，需要进行灌胶加热，加热参数为：铁心平均温度90℃、保温36小时；端部80℃、保温48小时。两者逻辑关系为“与”。11二月2023嵌线灌胶加热后需对铁心再次进行收紧，基本操作同模拟灌胶再收紧，但由于锥环安装后穿心螺杆的拉伸操作空间较小，只能用2个体积较小的高压拉伸器拉伸操作。11二月20234.铁心压装关键点：即铁心压装中的重要环节和关键工序。下面结合600MWⅡ型定子铁心介绍叠装关键点。11二月20234.1支持筋安装尺寸：等分及中心铁心冲片叠装是以支持筋为主要定位，因此支持筋的安装尺寸至关重要。基准筋安装：以中心钢丝为基准，半径控制为±0.2。以侧面钢丝为基准，直线度控制为全长小于0.30，局部小于0.1/1000。其余支持筋：以中心钢丝为基准，半径控制为±0.2。以相邻支持筋为为基准，等分控制为±0.3。11二月20234.2风道板、分块压板、齿压板单件检查风道板、分块压板、齿压板零部件的厚度、平面度的差异将直接影响铁心压装质量，形成铁心波浪度、局部松动等问题，因此零部件单件质量的控制尤为重要，加强控制与检查力度。11二月20234.3齿、轭部补偿形成铁心齿、轭部松动的原因：主要由铁心冲片的同板差造成，参照GB/T2521冷轧晶粒取向、无取向磁性钢带国家标准，硅钢片卷料带存在不同程度的同板差，特点为中间厚两边薄，因此冲裁成形的冲片的齿、轭部比中间也略薄。11二月2023图4-1冲片套裁示意11二月202311二月2023尽管单张冲片上的差异极小（0.5mm厚度规格的冲片一般差异在0.004～0.009左右），但是由10000多层冲片叠装成形的铁心，累积空隙将达40～90mm之多，造成叠装后的铁心齿、轭部出现不同程度的松动现象。因此在铁心叠装过程中需要对这种累积空隙进行补偿。11二月2023齿、轭部预补偿方法有2种：

a）CrownTest补偿法：由四车间在冲片生产中按规定的方法、数量进行抽样，组成多组测试试样，沿径向按照要求的测点分布分别测出厚度数值。再由铁心压装技术人员通过计算累积偏差量，配置齿、轭部预补偿方案。11二月2023图4-2试样测点分布及空隙预测11二月2023图4-3累积偏差计算补偿垫片配置11二月2023图4-4补偿垫片分配表11二月2023CrownTest补偿法的优缺点：优点:预补偿方案针对性强，科学合理。缺点：抽样、测试、计算工作量大，推广困难；

测试试样相对偏少(约0.7%)，造成一定的计算误差。11二月2023

b）经验补偿法：参照同类产品前两台（或更多）铁心压装补偿的经验数据制订齿、轭部预补偿方案。优缺点：优点:操作简单。缺点：盲目性大。11二月2023补偿垫片形式：齿部垫片：绝缘材料，形状同齿部，有平垫片和斜垫片，多种长度规格。图4-5齿部补偿垫片11二月2023轭部垫片：由冲片裁剪而成，均为平垫片，多种长度规格。图4-6轭部补偿垫片11二月2023补偿操作：一般在各档中间补偿，用双面胶粘贴，摆放时不得突出嵌线槽、鸠尾、支持筋槽和外圆。11二月20234.4冷压控制冷压目的：是消除冲片本身的不平整度，使冲片片间紧密贴合。加压压力：一般为穿心螺杆的拉伸力总和，600MWⅡ型单根穿心螺杆的拉力为176000N，圆周共42根，铁心的加压压力为7392kN。11二月2023加压油缸设置：加压油缸有3个指针，压力指针、上限指针和下限指针，上、下限指针即代表保压精度，一般为±5%。因此油缸设置：压力指针为7392KN，上限指针为7762KN，下限指针为7022KN。图4-7加压油缸压力设置11二月2023加压操作：需进行加压、松压、加压10次循环，并在每次加到压力后停顿20至30秒。加压操作完成后保压，完成后续测量、检查工作。11二月2023

4.5热压控制热压目的：通过加热，促使冲片绝缘涂层中溶剂的散发，加速漆膜蠕变。加压操作：加压压力及操作控制同冷压，在铁心加热保温中自动保压维持压力。11二月2023加热方式：600MWⅡ型定子铁心加热方式为铁耗感应加热。一般铁心加热的主要方式有两种：铁耗感应加热和热风机加热。加热温度控制：一般按加压段铁心上、中、下，以及内、外圆布置6个测温元件，平均温度达到90℃~100℃，并保温48小时。11二月2023加热中，通常铁心的最高温度在150℃以内不致引起冲片绝缘损伤，但为了控制铁心各点的温度更趋均匀，一般工艺控制的上限空间为20℃。然而个别定子铁心由于结构因素，无法采取更好的保温措施，只能通过拉高上限来满足加热要求，600MW产品就是其中之一，最高温度控制为140℃。11二月2023加热后冷却：铁心加热保温完成后，继续自动保压维持压力，并拆去保温装置，将铁心裸露在空气中自然冷却，可采用风扇吹风，加快冷却速度。要求冷却至室温（偏差在5℃以内），再继续下道工序操作。11二月2023

4.6压铅操作及控制（Q0A961F717压铅工艺守则）压铅操作的目的：上面提到的两种预补偿方法，都存在客观局限性，因此在每次加压中需要进行压铅操作，通过压铅的厚度变化来判断、调整铁心齿部和轭部的补偿。11二月2023压铅布置：铁心加压中，在铁心冲片与加压压具间按圆周4等分布置8根Φ3铅条，每根铅条基本沿径向直线摆放，须避开穿心螺杆孔、定位螺杆孔、通风孔以及压具上的所有孔，避免铅条在这些孔的位置形成突变影响测量数据。11二月2023测点分布：每根压铅的测点共6点，分别在齿部、中间、轭部三个位置测量6点，如下图所示。图4-8压铅测点分布示意图11二月2023压铅控制：分别将齿部、中间、轭部三个位置的测点数据计算平均值，并以中间为参照进行比较。具体要求如下：a)测点1、2、3的数据应呈递增趋势；b)测点4、5、6的数据应呈递减趋势；c)齿部比中间薄0.3mm～0.4mm；d)轭部比中间薄0.2mm～0.3mm。11二月2023下图为压铅实例：齿部中间轭部图中压铅反映了2个问题：摆放位置没有完全避开孔。轭部补偿略显不够。图4-9加压后的压铅变形情况11二月20234.7波浪度控制波浪度的概念：即铁心圆周各点的长度波动。一般在铁心加压压力下，圆周均布8点测量槽底长度为依据。11二月2023波浪度产生的原因：主要是由不同卷料的硅钢带自身的厚度差异造成的。冲片生产情况为，冲片从硅钢带