百龙滩水电站灯泡贯流式机组定子铁芯装配
万光留 兰海涨
1.广西岩滩水电站工程建设公司，广西 南宁 530023； 2.广西电力安装公司，广西 南宁 530219
1 定子机座组装
定子机座外径Φ7 600 mm，高H=2 802 mm，定子机座分三瓣运抵工地，工地组装、迭片、下线，定子装配重量70 t。
1.1 安装支墩的布置
在定子组装工位标出定子机座的内径Φ7 070 mm，外径Φ7 600 mm，在事先埋好的6个基础板上放置6个钢支墩(钢支墩尺寸400 mm×800 mm×1 000 mm)，调整每个支墩的水平度不大于0.5 mm/m，6个支墩的高程误差不大于2 mm。
1.2 三瓣定子机座的组合
每个组合面用9—M48和7—M36螺栓把合，将清理好的第1瓣定子机座按预先确定好的方位和布置半径放置于钢支墩上，并进行必要的临时加固。按出厂标记吊起第2瓣定子机座并用临时螺栓把合，重复上述步骤吊起第3瓣定子机座组成整圆。
1.3 定子机座止水封焊前内径和水平测量
(1)定子机座水平误差小于1 mm/m，累计误差小于3 mm。
(2)上下法兰面各对应等分15个测点，调整圆度，使其半径误差不大于各自平均值的±1 mm。
(3)安装鸽尾筋的主立筋按上中下3个断面等分测点，每个断面等分15点，要求每个测量值控制在R=(3 478.8±1)mm以内，所测数据作好记录，用以检查机座止水封焊以后的变形情况。
1.4 定子机座止水封焊
1.4.1 定子机座加固
为防止焊接变形、组合缝止水封焊前，装好支撑加强梁。
1.4.2 焊接工艺
定子机座3条组合缝焊接采用3人同时对称手工电弧焊，使用电焊条为JLSZ3213D5016或与此相当的低氢Φ4 mm、Φ3.2 mm电焊条，焊前需在300 ℃～500 ℃烘箱中干燥30 min～60 min，焊缝焊前预热至50 ℃。
每条焊缝采用分段跳开方式焊接，并注意每段每道焊缝的起点和终点稍微错开，要磨光焊缝起点和焊疤，方可进行第二道焊接。
为减少焊接变形除最后一道盖面焊缝外，每层焊缝均用锤子锤击，以消除焊接应力。当3条焊缝坡口不一样大时，焊接时要特别注意焊接速度，以使3条焊缝焊接变形均匀。因为当坡口小而焊接快时则变形量小，反之坡口大而焊接慢时变形量大，定子机座极易产生梅花状变形。
表1为焊接工艺与变形量的实例。
2 定子铁芯迭片
2.1 装鸽尾筋
定子铁芯共有鸽尾筋60条，用M16螺栓固定在机座主立筋上。装筋前先测量主立筋的半径，每根筋测上中下3点，共180点，以便确定加垫厚度。由于测量工具为悬挂钢琴线用内径千分尺测量，要特别注意180个点必须1人1次测完，以便减少测量误差。
装筋要求：鸽尾筋安装后，内径为3 457.4 mm，同一根筋上下3点之差不大于0.10 mm，左右相邻两根筋同一高度误差小于±0.1 mm。
表1 焊接工艺与变形量表
机组编号
坡口尺寸
使用焊条直径Φ
mm
焊接层数
焊接变形量
mm
说 明
4号
3.2
4
Φ3.2打底
Φ4盖面
2.00
焊接变形最大
6号
3.2
4
Φ3.2打底
Φ4盖面
0.60～0.80
焊接变形最小
2.2 装导向键
鸽尾筋装好后，在其正面装上导向键(导向键尺寸为4 mm×19 mm×1 580 mm)，并用封口胶粘牢。
2.3 试迭冲片、调整定位筋弦距
检查迭片位置，采用1/2迭片方式，试迭20 mm厚，并调整定位筋弦距，使冲片能顺利落下，并检查试堆冲片内径符合R=(3 250±0.675)mm要求。
2.4 鸽尾筋最终定位
拆除试堆冲片和导向键，逐个松掉鸽尾筋把合螺栓，在螺栓上涂防松剂，并按101.92 N*m～114.66 N*m力矩拧紧，再装上导向键，并在导向键上涂润滑剂。
2.5 定子铁芯迭装
定子铁芯整圆30张冲片、共26段，每段40 mm(不包通风槽钢8 mm)采用半迭方式，迭装时采用铜锤和整形棒调整。
2.5.1 第1段前20 mm冲片迭装
第1、第2、第3层冲片带绝缘层，其厚度为(0.7+0.18)mm，第4层以后不带绝缘层，其厚度为0.5 mm。每层30片迭完后，在冲片齿的上表面涂环氧树脂，再迭下一层，直至迭到20 mm高。
2.5.2 第1次压紧(使环氧树脂固化)
安装压紧工具，压紧螺杆M16，压紧力矩130 N*m。
2.5.3 定子铁芯迭装
待环氧树脂固化后，继续迭装，每1小段迭完后，迭上1张带有绝缘层的冲片(厚度为0.5 mm+0.18 mm)，再迭通风槽片，第2段迭完后测1次铁芯内径，满足R=(3 250±0.675)mm的要求，然后一直迭至第25段。
2.5.4 第2次压紧
铁芯迭至第13段时，进行第2次压紧，压紧力矩与第1次相同，此时迭装高度为616 mm。
2.5.5 第3次压紧
铁芯迭至第25段时，进行第3次压紧，此时迭装高度为192 mm。根据测得铁芯高度进行波浪度调整，并确定第26段的迭装高度，以保证全部迭装完后，铁芯高度符合(1 240±5) mm的设计要求。
2.5.6 迭装最后一段铁芯
按半迭压方式迭至剩最后20 mm时，开始在齿部涂环氧树脂，最后3层冲片带绝缘层(和第1段前20 mm一样)。
2.5.7 第4次压紧
铁芯最后压紧是通过30块上齿压板和120—M36永久螺栓来完成的，每个螺杆上加装了3个碟形弹簧，1个限位衬套和1个平垫。设计要求平垫和3个碟形弹簧的装配尺寸为29.3 mm～29.6 mm即为紧固合适(设计铁芯表面压力为1.1 MPa，相应螺栓紧固力矩为1 330 N*m)。实际为：1号～3号机装配尺寸为29.4 mm～29.6 mm，4号机为29.3 mm～29.4 mm，5号机为29.3 mm～29.4 mm(个别紧到29.0 mm，又退回到29.3 mm～29.4 mm)，6号机紧到限位套到位。
定子铁芯冷压完，待环氧树脂固化后，用通槽棒对铁芯槽形进行检查，测量铁芯内径符合R=(3 250±0.675)mm，铁芯高度符合H=(1 240±5)mm的质量标准。
2.5.8 拔出导向键
鸽尾筋材质为铝合金，4号机由富春江水电设备总厂制造，由于当时无铝合金材料，富春江水电设备总厂将鸽尾筋材质改为不锈钢，由此造成部份导向键拔不出，后采用远红外履带式加热垫加热后拔出。
2.5.9 铁损试验并再次检查螺栓压紧力
铁损试验开始1 h测温升平均值在10 ℃以内，最大值不超过15 ℃，每组局部过热不超过平均值的15 ℃。试验过程中各个部位的半幅振动不超过100 μm。
铁损试验合格，待铁芯温度降至室温时，再次检查120根螺杆的紧度，检查办法仍是通过测量垫圈至上齿压面的装配尺寸29.30 mm～29.60 mm来控制。
3 定子结构特点
3.1 定子机座下游侧法兰面的处理
根据卧式机组的特点，转子吊装后，水平轴线必然产生挠度，为适应轴线挠度的变化，保证定子吊装后空气间隙均匀，定子机座设计对下游侧法兰面做了处理(与内壳体联接的法兰面)，即将Φ7 600 mm的法兰在垂直方向加工成4∶7 600的斜度，相当于转子中心挠度0.7 mm。
定子机座组焊时，将上游侧法兰面朝下，以此为基础找正水平。
3.2 鸽尾筋固定方式
60条鸽尾筋用M16螺栓固定在定子机座梁上，其圆度靠鸽尾筋和机座梁之间的垫片调整，安装定位筋，工地没有焊接工作量，既减少了定位筋的装配工序，又方便定位筋的圆度调整，优点明显。
3.3 定子铁芯采用浮动结构
为适应定子铁芯在运行中由于温度变化铁芯膨胀的需要，定子铁芯采用浮动结构，即在铁芯与定位筋之间留4 mm间隙，铁芯迭装时，插入4 mm×19 mm×1 580 mm的导向键，铁芯压紧后拔出导向键。为便于导向键拔出，鸽尾筋采用铝合金材料，并预先涂上润滑剂。
3.4 铁芯压紧方式
机组经过长年运行即使铁芯萎缩，铁芯所必要的压紧力也要得到保证，为此在铁芯压紧螺栓上加上碟形弹簧，为控制碟形弹簧的压缩量，在螺杆上加了控制衬套，即将垫圈压至控制衬套，就保证了所需的压缩量。实际操作是根据装配尺寸来控制的。但是，如果碟形弹簧、垫圈、衬套的加工误差超标或碟形弹簧的弹性不够，铁芯的压紧力是得不到保证的。
3.5 上下端部铁芯涂环氧树脂
富士电机采用将铁芯上下端部各20 mm厚的冲片齿尖部位涂环氧树脂的措施，增强了整体性，避免了铁芯在热紧后冲片底部向齿压板两边弯曲，嵌线打槽楔时，也避免了开头和结尾的冲片开裂。
3.6 上下两段槽楔涂环氧树脂
定子运行后，槽楔的松动主要是上下两段，富士电机采用上下两段槽楔涂环氧树脂的措施，对防止槽楔松动非常有利。
3.7 将通风槽片线槽尺寸加大2 mm
由于通风槽片上的工字钢焊接后，槽宽尺寸变小，4号机定子冲片迭装后，无法整形，需用锉刀锉平，为此5号～6号机将通风槽片槽宽尺寸每边去掉2 mm，安装顺利。
3.8 通风槽片下加装一层绝缘
每段铁芯和通风槽片下用一张带绝缘层的冲片隔开，冲片厚度(0.5+0.18)mm，当冲片绝缘漆损坏时可减少涡流的产生。
3.9 铁芯迭装中的圆度测量
富士电机采用挂钢琴线用内径千分尺测量定位筋圆度和铁芯圆度，这种测量方法花费工时多，且测量误差大，不如传统的测圆架加千分表方便(也要用内径千分尺确定一个基准尺寸)，建议加以改进。
3.10 偏心销的使用
定子机座与灯泡头联接使用12个偏心销，定子机座与管形座内壳体联接使用18个偏心销。偏心销带偏心套，偏心销直径Φ43 mm、偏心套直径Φ70 mm，定子机座上销钉孔由制造厂加工好，省去了工地占铰销钉孔的工作量，加快了安装进度。
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