水轮发电机组转子大立筋安装技术探讨

水轮发电机组转子大立筋安装技术探讨

王万鹏

中国水利水电第十四工程局有限公司云南省昆明市650000

摘要：转子大立筋为水轮发电机组安装管理重要内容，决定了整个转子圆度与同心度，需要严格按照专业规范来进行，保证每个细节实施的专业性，排除各类质量隐患的存在。水轮发电机转子运行时，转子磁轭需要承受非常大的离心力，尤其是现在机组容量不断增加，受巨大的离心力影响，将会造成磁轭叠片产生严重变形，磁轭与转子支架之间的间隙增大。为保证水轮发电机转子各部件具有足够的强度与平衡性，必须要重点做好转子大立筋安装控制，本文对安装技术进行了简单分析。

关键词：水轮发电机组；转子大立筋；安装技术

引言

转子大立筋安装是水轮发电机组转子安装的一项重要工序，直接关系到整个转子圆度和同心度，对于大容量的大型水轮发电机组而言，其安装工艺要求更高。以金沙江鲁地拉水电站水轮发电机组的转子组装为例，根据其结构特点，对其采用了大立筋及热加垫。

1水轮发电机组转子大立筋安装分析

为满足社会发展要求，水轮发电机组的容量不断增加，为保证其维持在最佳运行状态，必须要做好前期安装作业的管理。因为机组在运行时，转子磁轭受离心力影响非常大，尤其是大型机组，很容易造成磁轭叠片变形，加大磁轭和转子之间的缝隙，并且随着转子直径的增加，产生的间隙越大。因此，为保证机组磁轭安装的稳定性与平衡性，必须要在以往经验基础上，提高对转子安装工艺的重视，重点做好大立筋安装技术控制，严格按照要求完成磁轭热打键各项操作。其中，转子热打键的目的是维持机组运行的安全性和稳定性，促使磁轭和转子中心能够紧密结合在一起，实现两者的可靠配合。同时向磁轭与支臂之间施加一定机械压紧量，一般可通过热加垫或热打键的方式实现，即将冷打键作为基础，对磁轭进行加热处理，使其膨胀后加大磁轭与中心体间隙，并将键打入到规定深度，等到磁轭冷却后，便可以保证磁轭和中心体之间的有效配合，可以将机组运行中产生的向心力抵消掉，维持机组的可靠运行。

2转子大立筋安装技术控制要点

2.1焊接技术

2.1.1前期准备

对磁轭终压前需要对大立筋进行再次调整，将百分表安装在测圆架臂的上中下三个位置，旋转测臂于大立筋位置，在大立筋和转子之间焊缝内填塞楔子，确保大立筋筋面与磁轭相互贴紧，然后安装在磁轭外缘的监测百分表指针发生偏转即可。从顶部位置来对大立筋和磁轭之间间隙进行检测，确定是否满足安装要求。在磁轭终压完成后，将大立筋设置的临时规定装置全部拆除，并安装永久定位筋板，进行焊接规定。对于大立筋与转子支架上下环板间隙，需要向其中填塞小钢楔并打紧，避免在焊接过程中出现变形问题。另外，所有负责焊接作业的人员，必须要具有专业资格证，严格遵循持证上岗要求，并且具有一定实践操作经验，可以严格按照专业要求，在规定时间内完成所有焊接作业。

2.1.2正式焊接

（1）焊接参数

一般可选择应用手工电弧焊方法，保证所选焊条质量达标。在正式焊接作业前，需要按照要求进行烘焙处理，控制烘焙温度在300~350℃左右，持续烘焙1h，待温度降低到150℃后，放入到100~200℃的保温箱内保存，并且每次焊接剩余的焊条均需要保持干燥状态进行再次烘焙处理后使用。

（2）筋板焊接

对筋板进行焊接作业前，需要对其打磨处理，保证筋板和大立筋之间的接触面积能够达到80%以上，待检查达到要求后，利用C型夹板进行固定处理。正式进行焊接作业时，可以分为先后2次完成，即先完成外侧点焊与焊接，然后在大立筋全部焊接作业完成后，进行外侧满焊以及其余部位的点焊和焊接。第一步：在对筋板进行点焊处理时，可控制点焊长度为50mm、厚度5mm，选取中间部位开始逐渐向两端焊接，为提高作业效率，可由两名作业人员针对一根大立筋两侧进行对称点焊。而对筋板焊接时，可以只对外侧焊缝进行焊接，保持与点焊作业相同顺序施工，一般可先完成50%的焊接。第二步：待完成大立筋全部焊接作业后，再次进行筋板焊接。先进行内测焊缝焊接，紧接着第一步焊接进行补焊到20mm。

（3）临时加强焊

为避免在焊接过程中出现变形问题，需要针对每条立向焊缝来设置3块链式加强板作业，一般可选择规格为40mm×250mm×300mm的加强板作业。控制20mm的脚高度，由多名焊接人员同步进行对称焊接施工。

（4）大立筋焊接

待完成大立筋的组装作业后，均需要对所有尺寸的焊缝进行质量检测，待确定无任何隐患后，便可进行坡口的堆焊、定位焊以及正式焊接处理。其中，定位焊时需要提前进行预热达到80~100℃，并将坡口间隙焊缝堆焊到3mm以内，最终控制焊接长度在60~80mm内，以对称和同步要求进行作业。完成定位焊后，将大立筋底部支墩松开，确保大立筋恢复到自由状态，并对转子中心体水平度进行检测，确定在技术标准内，确认所有尺寸合格后才可进行正式焊接。

2.2磁轭热加垫

常规磁轭热打键原理与大立筋式的热加垫类似，在磁轭叠装后，即装配磁轭主键和副键；加热磁轭后，接着对主键、副键实施打紧，直至规定的深度。在磁轭热状态下，将磁轭键打入与设计计算的径向变形增量项所对应的长度时，往往并不能使磁轭产生预期的紧量。热加垫则是通过加热磁轭向磁轭与大立筋之间加垫的一种全新工艺，与常规热打键相比，热加垫方式能够更加全面地兼顾到大立筋与磁轭之间的间隙，而且操作方法更简便、有效。磁轭热加垫技术操作是否得当，对大立筋最终安装效果有着重要影响，决定着磁轭加热后能够与转子大立筋产生足够温差。常见的加热方法如铁损法、铜损法、电热法等，相互之间存在较大差异，需要根据实际需求来进行选择。其中，铁损法即在未安装磁极前，磁轭绕以励磁绕组，经过工频交流电作用来促使磁轭产生铁损发热。铜损法即对已经挂装好的磁极绕组进行串联，并向其通入直流电流，促使导线发热对磁轭进行加热处理，但是仅仅适用于计算温差小的磁轭。

2.3安装尺寸控制

在大立筋安装调整的过程中，应注意以下几个关键因素。

（1）基准大立筋调整完成后，在进行其他大立筋调整时，由于其弦距、径向垂直度的调整会相互影响，因此，应对大立筋弦距以及径向垂直度实施同步调整。

（2）大立筋控制尺寸是依靠磁轭尺寸来进行控制调整的，因此，在大立筋安装调整完成后，对于预装部分的磁轭，应在保证磁轭圆度的情况下，对大立筋进行检查调整，且应直至其满足完全垂直的要求。应保证磁轭与大立筋之间没有径向间隙。磁轭每压紧一次，在磁轭控制尺寸检查完成后，都应该按上述要求来检查大立筋。

（3）在大力筋焊接时，焊道分布为先两边后中间。为减小变形，大力筋焊缝全部采用φ3.2焊条进行焊接，同时应随时监测大力筋变形情况，根据变形情况改变焊接顺序以减少变形，必要时应中断焊接，待焊缝在石棉被覆盖下缓慢冷却至与环境温度一致时，测量大力筋轴向及周向垂直度，从而调整焊接顺序。

结语

目前，国内修建的大型水电站越来越多，磁轭紧固及磁轭打键方式不尽统一，传统的水电站水轮发电机组转子组装时大多是采用磁轭键方式，但磁轭键只能满足小容量、低速运转的要求，不适合用于大型水电站。因此，大型水电站通常是采用大立筋及热加垫。采用大立筋及热加垫方式能够更有效地消除磁轭叠片不平整等因素的影响，确保磁轭达到预期紧量，满足机组安全运行的要求。

参考文献：

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