发电机转子磁轭叠片工艺01

1、发电机转子磁轭叠片工艺浙江江能建设有限公司2001年9月30日目 录一、 转子装配二、 磁轭构成及其作用三、 磁轭铁片堆积（一）、堆积前的准备（二）、铁片堆积（三）、铁片压紧（四）、磁轭堆积质量要求四、 电站转子磁轭冲片堆积实例五、 关于磁轭热打键问题六、 结语 附：1、临安青山殿水电站发电机转子磁轭叠片工艺；2、安徽港口湾电站发电机转子组装措施；3、两电站有关设备参数对照表。一、 转子装配发电机转子装配，一般包括主轴、转子支架（又称轮辐）、磁轭（又称轮环）、磁极等部件组成。 1、主轴：用来传递转矩，并承受转动部分的轴向力。通常用高强度钢整体锻成；大中型转子的主轴均作成空心的。2、转子支架：主

2、要用于固定磁轭，并传递扭矩，均为铸焊结构。直径较大时，因受运输条件的限制，转子支架又分成轮毂和轮臂两部分，中型机组，一般为轮辐式转子支架。3、磁轭：它的主要作用是产生转动惯量和固定磁极，同时它又是磁路的一部分。直径小于4米的磁轭可用铸钢或整圆的厚钢板组成。大于4米时则由35毫米厚的钢板冲成扇形片，交错叠成整圆，并用双头螺栓紧固成一整体，然后用磁轭键固定在转子支架上。磁轭外圆有“t”形槽，用以固定磁极。机组在运转时，磁轭即具有一定的转动惯量，又要承受巨大的离心力，故在高转速、大直径的机组中，扇形片采用高强度钢板冲成。4、磁极：它是产生磁场的主要部件，由磁极铁心、励磁线圈和阻尼条三部分组成，并用“

3、t”形结构固定在磁轭上。磁极铁心由11.5mm厚的钢板冲片叠压而成，两端加极靴压板，并用双头螺杆紧固。励磁线圈由扁裸铜条或铝条绕成，匝间粘贴石棉纸或玻璃丝布作绝缘。对地绝缘采用绝缘套筒和垫板。极靴上装有阻尼绕组，它由阻尼铜条和两端阻尼环组成。转子组装时，将各极之间的阻尼环用铜板制成的软接头联成整体，即成了具有纵横轴阻尼绕组的发电机。二、磁轭构成及其作用磁轭是转子装配中很重要的部分。磁轭重量一般约占转子总重量的3555%，转子由成千上万个零件组成，其中大部分零件属于磁轭部分。磁轭由磁轭冲片（一般中型机组有几千张，大型机组上万张）、通风槽片、磁轭上、下压板、制动环、磁轭压紧螺杆（一般有几百根）、磁

4、轭键等。磁轭的作用有三：一是庞大的体积和重量，形成机组的转动惯量，从调保计算角度讲，它有助于过水系统和机组的稳定，及电力系统的稳定；二是磁轭外圆的“t”形槽，用来固定转子磁极；三是磁轭是发电机电磁感应中磁路的一部分。三、磁轭铁片堆积大中型水轮发电机在运行时，由磁极或磁轭所产生的巨大离心拉力（达数千吨、上万吨），将由铁片叠成的磁轭本体来承受。因此要求在磁轭铁片堆积时，要有足够的重视，不允许有微小的位移及松动，严防发生磁轭外侧下坍、整体滑动、下沉等严重事故，造成返工。为了保证机组运行时的可靠性和稳定性，磁轭堆积时，必须做到：足够的整体性，片间的密实性，对称重量的平衡性。1、为保证铁片间的密实性，铁

5、片必须刷洗、除刺、擦干。 2、为保证结构对称和重量的平衡性，（不平衡重量，往往是引起机组振动的主要原因），在磁轭组装前，对平衡起决定作用的另、部件，如轮臂、磁轭铁片（包括通风槽片），制动闸板，磁轭上、下压板，磁极等，都要过磅称重，进行综合静平衡，特别对磁轭铁片，过磅称重，还要按重量级差，进行分类堆放，并编制“磁轭铁片堆积指示图”。以利堆积工作顺利进行。 3、为保证磁轭足够的整体性，磁轭铁片堆积时须进行分段压紧；永久螺杆强度应足够；磁轭铁片叠压系数，必须达到设计要求；磁轭与转子支架之间要有足够紧量，为此，磁轭键在冷打键之后必须进行热打键；磁轭上、下压板应分别焊接成一整体，制动闸板波浪度及里外倾斜

6、度应在设计范围内，磁轭截面高差应在规范允许范围内。（一） 堆积前的准备（1）轮辐烧嵌工作已完成，将主轴和转子支架在转子组装基坑上竖立，并调整、检查主轴的垂直度，测量转子支架立筋上磁轭键槽宽度和挂钩高程，各挂钩高程差不得大于1mm，并作好记录。（2）清洗压紧螺杆，配带双头螺母。（3）清洗磁轭键，进行研磨配对，并放入磁轭键槽中试装，试装合格的对键，应与键槽一起用字头编号。（4）在磁轭堆积底部放置支承用钢支墩，支墩数视磁轭直径大小而定，一般可为支臂数（或立筋数，或磁轭一周的铁片数）的两倍，钢支墩要与预埋钢板找平点焊，支墩上平面要放一对1：50的楔子板作调节高程水平用。（5）将磁轭下压板按图放于钢支墩

7、上，以轮臂或主筋）的挂钩及磁轭键槽为基准，找正下端压板的方位、标高及水平，并使它紧靠轮臂或主筋）的外圆。（6）在磁轭键槽中放入较厚的一根磁轭键，键的大头朝下，配合斜面朝里，键的下端与键槽口齐平，并用螺杆千斤顶支承。键槽上端部空隙用白布封盖，以防杂物掉入。（7）在已找正的下端压板上，摆放一层同类重量的普通磁轭铁片，使铁片紧靠轮臂或立筋）外圆。检查下端压板螺孔与铁片上螺孔是否一致，否则移动下端压板或修理下端压板螺孔使其各孔与铁片螺孔完全吻合，然后再继续堆叠46层铁片，每层顺次错开极距的个数、位置和方向，应按厂家图纸的技术要求进行。一般铁片堆积应由销钉和磁轭键来定位。如由定位螺杆来定位，应在铁片上分

8、布均匀，为防螺杆下落，下端头用千斤顶支承，下端螺母要与螺杆端头平齐。（二）铁片堆积铁片堆积前，应进行清洗。大致可分为刷洗、除毛刺、擦干、过称和按重量差分类等工序。过称后的铁片，按自重分类堆放，按规范要求为：当发电机转速在375转/分以上时，铁片分类重（级差）0.2公斤；当发电机转速在100375转/分以上时，铁片分类重（级差）0.3公斤；当发电机转速在100转/分以下时，铁片分类重（级差）0.4公斤；堆放时，铁片冲面一律朝下。同一类铁片在堆放时，应用外径千分尺抽查测量铁片的厚度，测量铁片扇形四边（角）及螺孔“t”型槽周围厚度。然后按厂家图纸尺寸及各类铁片的平均厚度，推算出磁轭高度方向各段的铁片

9、层数。每层铁片的重量应是同一类（级）的，当同类铁片不足一层时，允许搭配重量接近的另一类铁片，但必须按对称平衡要求堆放。在铁片堆积时，应将单张较重的、及张数较多的一类铁片堆积在下层。根据厂家图纸“转子装配”或“磁轭装配”的技术要求，编制“铁片堆积指示图表”，以利堆积工作顺利进行。当抬起铁片套入定位螺杆或定位销钉后，用木锤将铁片打下，用干净的白布擦除铁片两面的尘土，并用木锤将铁片向里侧打靠。在堆积通风槽片时，要检查上面的衬口杯和导风条的位置，是否正确，检查与铁片的焊接是否牢固。磁轭堆积前，应制作测圆架，在堆积过程中应经常检测磁轭圆度。（三）、铁片压紧（1）铁片压紧分段高度根据磁轭整体高度、压紧阻力

10、和铁片的质量来决定。如果采用永久螺杆定位时，由于铁片螺孔与永久螺杆之间间隙很小，压紧阻力较大，一次压紧高度在300600mm，如青山殿电站、磁轭总高度990mm，分三次压紧。如果采用定位销定位，分段压紧高度可放大到6001000mm。如港口湾电站，磁轭总高度1400mm，分两次压紧。（2）铁片压紧方法1、用辅助螺杆（即工具螺杆）压紧如港口湾电站磁轭总高度1400mm，厂家要求分两次压紧，第一次在磁轭堆积到700mm时压紧；第二次在堆积完毕进行。厂家提供的辅助压紧螺杆也有两种长度规格；一种820mm，一种1520mm，各有146根，两次压紧时都用磁轭上压板作为压板。在第一次压紧达到要求后，在磁轭

11、内外圆周用16圆钢两头点焊在磁轭上，防止铁片反弹，以保持预紧力。第二次压紧后，要将辅助螺杆换成永久螺杆，要对称进行，拆一根，换一根，并压紧。2、用辅助螺杆加套管压紧如青山殿电站磁轭分三段压紧：当磁轭叠到390mm高时，第一次压紧。当达到690mm时进行第二次压紧；当达到990mm时，进行最终压紧。辅助螺杆为设备厂家提供，用于磁轭最终压紧，前两次压紧，须要加套管，套管由安装单位制作，其长度分别为磁轭总高的三分之一和三分之二长，各一套。第一次压紧时，用长套管，第二次压紧时用短套管。最终压紧时不用套管。套管可用相应的厚壁管子制成，必要时可在管壁外侧加焊钢筋以加强其刚性。套管两端要点焊垫圈。用辅助螺杆

12、压紧时，要对称顺一个方向逐次拧紧，先紧里圈，后紧外圈（若用销钉定位时，应先紧销钉附近的螺杆，然后逐次向里外两侧扩展）。压紧过程中要经常测量磁轭高度，对于高点适当多紧，消除已出现的波浪度。一边紧螺母，一边用木锤进行锤击，使其服贴，振实，锤击后，再紧辅助螺杆，如此反复几遍，直至紧不动为止。压紧过程中，要经常检查磁轭下压板有无径向倾斜情况。如果外侧高、内侧低，应先多紧里圈，并用锤击方法把外侧锤平；如果外侧低、内侧高，可能磁轭下面垫的支墩松动下沉，重新打紧支墩楔子板并点焊牢固，同时把紧外侧下端螺母，使其上翘调平。3、用简易液压器压紧用螺杆作支架，用工字钢或槽钢作横梁，在支架与磁轭铁片间沿圆周方向均布多

13、个液压活塞缸体，并把这些活塞缸体用油管串接起来，由高压油泵向活塞缸体供高压油，以达到液压压紧的作用。 这种压紧方法的压力大大增加，它为磁轭铁片不分段一次压紧创造了条件，有利于加快安装进度和减轻劳动强度。（3）叠压系数 磁轭铁片压紧程度，通常可用叠压系数来衡量，不论分段压紧，还是全段压紧，其叠压系数均不得小于98%。叠压系数计算方法： 压紧后实际平均高度 hcpx100叠压系数k= = % 计算平均高度 h1n1+h2n2+hnnn式中：hcp铁片压紧后的平均高度（毫米） h1、h2hn各种类别铁片的单张平均厚度（毫米） n1、n2nn相应各种类别铁片的堆积层数（四）磁轭堆积质量要求1、按制造厂

14、家设计图纸转子装配图或磁轭装配图的技术要求，根据磁轭冲片（包括通风槽片、制动闸板）过称、分组、厚度记录，计算并编制“转子磁轭冲片堆积指示表”。堆积工作严格按此表进行。2、磁轭分段压紧高度一般不大于800mm；磁轭压紧后，其叠压系数不得小于0.99，拧紧螺杆的应力，或伸长值，或压紧螺杆螺母的扭力矩应符合制造厂的规定。3、磁轭全部压紧后，其平均高度与设计高度偏差，不得大于+10mm。沿圆周方向的高度偏差不得超过下表的规定。同一纵截面的高度偏差不应大于5mm。 磁轭圆周方向高度允许偏差磁轭高度（mm）1500150025002500偏差（mm）68104、测量并调整磁轭圆度，各半径与平均半径之差，不

15、应大于设计空气间隙值的±4%。四、电站转子磁轭冲片堆积实例 我公司目前已有浙江临安青山殿水电站和安徽宣城港口湾水电站磁轭冲片堆积的实践。现将两电站有关磁轭叠片工艺和转子组装措施附后。为了便于了解和参考，先将两电站“有关技术参数对照表”附后。从表中可大致看出，两电站有如下不同点：（一） 港口湾电站转子装配、磁轭堆积的工作量大于青山殿电站：（1）港口湾电站转子重128t，青山殿转子重78t；（2）港口湾电站磁轭重50t，青山殿磁轭重44.7t；（3）港口湾电站磁轭冲片数3690张，青山殿磁轭冲片数2640张；（二）青山殿电站磁轭堆积难度较大，工艺也较复杂：（1）港口湾电站冲片全是一种规格

16、，平均每张冲片重约13kg，青山殿冲片有两种规格，一种是带3个磁极t尾槽的冲片（简称3极冲片），每片平均重约14kg；另一种是带4个磁极t尾槽的冲片（简称4极冲片），每片重约19.5kg。（2）港口湾冲片过磅称重后，按0.3kg重量差分类，从12.5kg14kg共分五类，青山殿冲片（3极冲片13.6kg14.6kg，4极冲片1920.2kg），按0.2kg重量差分类，共分十三类。（3）港口湾冲片堆积由磁轭键和定位销定位，堆积较方便；而青山殿由磁轭主键和永久螺杆定位，堆积较困难。（4）港口湾冲片堆积时，每一层整圆由9张同规格冲片组成，青山殿冲片堆积时，每一层整圆由8张冲片组成，其中6张为3极冲片

17、，2张为4极冲片，须对称布置；（5）港口湾冲片堆积时，上层与下层错开一个极距即可；青山殿除上层与下层按反时针方向，错开一个极距外，每上升到第7层须再折回来。（6）港口湾磁轭高度1400mm，作两次压紧叠压系数不低于0.98；青山殿磁轭高度990mm，须分三次压紧（390mm、690mm、990mm）叠压系数不得低于0.99。（三）两个电站的磁轭冲片加工质量都比较好两个电站的转子磁轭冲片都是用3毫米厚的钢板由冲模冲压而成，几千张冲片径定位叠成整体后，因加工质量比较好，无论是磁轭永久螺杆的螺栓孔，还是磁轭周围的磁极鸠尾槽孔，还是磁轭键槽孔，都不须要用生产厂家专门提供的安装专用工具圆形铣刀、方型铣刀

18、、矩型铣刀来进行拉铣或冲铣，说明冲片加工的精度都比较高，其错牙都很小。在安装时不须要进行处理。磁轭外圆也很整齐光滑，根本不须要用砂轮打磨，这样，就为磁轭组装以及整个转子组装，减轻了劳动强度，提高了工效，缩短了安装工期。但是，两个电站的磁轭组装也遇到了问题。青山殿电站的磁轭冲片基本上都存在外圆薄、里圆厚的情况，相差3丝左右，整个磁轭在压紧组装完毕后，检查测量磁轭外圆比内圈薄，相差有810mm左右。港口湾电站 磁轭键有4对偏薄，为保证磁轭与转子支架之间的紧量达到要求，生产厂家驻工地代表提出加垫0.450.50mm的白铁皮，经有关四方同意，按厂家代表进行施工处理。 五、关于磁轭热打键问题1、 问题提

19、出水轮发电机运行时，磁轭受强大的离心力作用而产生的径向变形十分显著，过去仅靠磁轭冷打键方式，已无法保证运行时的紧量，必然导致磁轭与转子支架产生分离，使机组产生过大的振动和摆度，甚至因受冲击而使轮臂或立筋下部的挂钩断裂，造成严重事故。为保证机组安全运行，必须采用热打键的办法。热打键根据机组拟定的分离转速，来计算磁轭产生的径向变形增量，按变形增量计算出磁轭与转子支架的温差，用加热使磁轭膨胀，在冷打键的基础上，再打入与其径向变形增量相等的预紧量，依靠这个预紧量，来抵消运行中的变形增量。2、 有关热打键的计算热打键紧量计算比较复杂。以下仍以港口湾电站热打键为例，生产厂家在“转子装配”图中已说明告知：磁

20、轭单边热打键紧量为0.5mm，又已知：磁轭键斜率为1：200，这样就可按下列公式算出磁轭键打入长度。 公式 l= j式中：l磁轭键（长键）打入长度 mm；热打键紧量，已知为0.5mm；j磁轭键斜率1：200。则l=/ j =0.5x200/1=100（毫米）磁轭加温计算公式：t=max / r式中：t磁轭加温后应高于转子支架的温差；max选用热打键紧量，max=1.25=1.25x0.5=0.625mm；r转子支架立筋处最大半径，已知为4580/2=2290mm；钢材线膨胀系数为11x10-6。故：t=max / r=0.625/2290x11x10-6=24.8()3、磁轭加热方式 磁轭加热

21、方式有铜损法、铁损法、电热法及综合法四种。a、铜损法：即利用已安装的磁极绕组线圈，将其串联起来通以直流电源，通入电流约为额定励磁电流的5070%，使磁极绕组线圈升温加热，将热量传导给磁轭。整个磁极及磁轭用蓬布覆盖保温。这种加热方式简便、经济，既干燥了磁极，又加热了磁轭，一举两得，只是加热温度受磁极线圈绝缘等级的限制，一般仅用于计算温差不大于30的水轮发电机。 从上述计算结果可知，港口湾电站磁轭热打键，温升（也即磁轭与转子支架之间温差）只需要24.8，故采用铜损法加热，对港口湾电站完全合适。b、铁损法即未挂装磁极前，在磁轭横断面上绕以励磁绕组，通入工频交流电激磁，使磁轭内部产生铁损发热。整个磁轭

22、用石棉布、蓬布覆盖保温，情况与轮辐烧嵌相同，此处不再重复。c、电热法即在磁轭底部和周围，还有通风沟内或挂磁极“t”尾槽内，加装特制电炉。电热总容量按下式估算：p=ktgc/0.24t式中：p电加热总容量（千瓦）； k保温系数，一般可取24； t计算温差（），按25计；q磁轭总重（公斤）已知为50t；c磁轭材料的热容量，钢c=0.12(大卡/公斤)t预计所需加热时间（秒）初步为12小时，12x3600秒。将以上数值代入公式计算，得到p=ktgc/0.24t=4x25x50000x0.12/0.24x12x3600=57.8760(千瓦)若港口湾电站采用上述铁损法或电热法，既要消费大量的材料（各种

23、开关约40只，4铁丝约500米，还有绝缘材料等），又要花费相当的人力、电力，不但延长工期，既不经济，也不安全可靠。d、综合法即把上述任意两种方式结合起来使用，通常为铜损加电热，或者铁损加电热，此处不再重复。热打键必须在冷打键的基础上进行，先用测圆架测量磁轭外圆的同心度，然后根据磁轭同心度记录，先打凹入较大的几个区域的磁轭键，借以把磁轭偏心调过来，直到同心度合格为止。对磁轭加温，待温差达到要求后，即用大锤把长键对称打入已计算好的长度。热打键后，再用测圆架复测磁轭外圆同心度，并作最终记录。合格后把长键多余长度割除，两键搭焊，并把它们点焊在磁轭上。两电站有关技术参数对照表序号参数名称青山殿电站港口湾

24、电站1发电机型号sf2026/5060sf3036/64002转子重量（t）781283转子外径（mm）446658184转子高度（mm）600068975转子支架重（t）1318.56转子磁轭重（t）44.749.527转子磁轭高（mm）99014008磁轭冲片总数660(4t尾)+1980(3t尾)=264036909每层冲片数2(4t尾)+6(3t尾)=8910每张冲片重（kg）4极的:19.5kg,3极的:14kg13.4211每张冲片厚（mm）3312磁轭压板数（块）(8+18)x2=524x2=813磁轭键数量（对）16(付键)+8(主键)=24914磁轭拉紧螺杆数（根）m30:2

25、6x6=156m36:72x3=21615磁极个数/额定转速（r/min）26/230.836/166.716单个磁极重（t）0.81.0617冲片重量分类级差（kg）0.20.318厂房桥机型号100/20/10t-18m140/32t17m19机组生产厂家天津阿尔斯通有限公司东方电机股份有限公司临安青山殿水电站发电机转子磁轭叠片工艺编写：邓盛栋审核：肖士钧浙江省水电建筑安装公司青山殿项目经理部1997/10/15临安青山殿水电站发电机转子磁轭叠片工艺发电机转子装配总重78t，包括转子支架（12.75t）、磁轭装配（44.7t）、磁极（26个，每个重0.8t）、挡风板等部件。转子外径4466

26、mm，带轴全长6000mm。转子磁轭装配包括磁轭冲片（共2640片，其中带3个磁极t尾槽的1980片，带4个磁极t尾槽的660片）、磁轭上、下压板（共52块），拉紧螺杆（共156根）、制动环（8块）、磁轭键等。转子磁轭叠片是一项很细致的工作，难度较大，工艺复杂，在组装过程中，要慎之又慎，精心操作，并做到持之以恒，确保优质、安全地完成转子磁轭叠片任务。一、准备工作：1、场地准备：在安装场转子组装坑周围，腾出一块直径约8米的场地，周围设置简易围栏，以利工作和安全。2、将场地上的泥土、灰尘清掉，以不起灰为原则，最好用拖把拖清爽。3、将预埋在安装场地面上的六块扇形钢板表面的水泥及焊渣、锈污清除干净。并

27、在扇形钢板外圈搭设高度为500mm的叠片走道平台。4、根据冲片规格重量分类，约需制作14个平台，以便分组堆放冲片，每个平台承重不超过5t。5、自制一套磁轭测园工具，备齐必须的测量仪表和工器具（如水准仪、百分表、磁性表架、塞尺、025mm千分卡、游标卡尺、钢板尺等）。6、备齐转子组装所需的工器具和消耗性材料（如清洗冲片用的汽油或煤油及擦干冲片用的毛巾等）。二、 转子支架竖立1、仔细检查校核转子支架有关尺寸，并作好原始记录，将转子主轴法兰的组合面彻底清扫，修研毛刺，并涂上防锈油。 2、用厂房桥机主、付钩将转子支架翻身竖立，然后吊放在转子组装坑周围的四只可调整高程的钢支墩上，钢支墩高约750mm，调

28、整轴线垂直度误差小于0.05mm/m。 3、清扫、修整转子支架上8条立筋的磁轭键槽和挂钩。4、用水准仪测量8条立筋上的挂钩高程，各挂钩高程差不得大于1mm，并作好记录。三、磁轭冲片清扫、分类堆放 1、用煤油洗去冲片上的油污，并用毛巾揩干。 2、修研冲片周边和通孔外缘的毛刺，冲片抽样过磅称重、测量冲片厚度。 3、按冲片的规格和重量，分组堆放在事先制作好的冲片平台上，每组冲片重量相差为0.2kg。 4、接紧螺杆清扫、检查平直度，试配螺母。 5、磁轭主键及两个副键清洗、检查、研配。四、叠片 1、叠片前，参加转子叠片的安装人员，应认真阅读厂家设计的“磁轭叠片图”。 2、根据“磁轭叠片图“，为了有利于冲

29、片叠片工作顺利、有序地进行，特编制”冲片堆积指示表“，以资参照。 3、按照“磁轭叠片图”对转子支架的8条立筋按反时针方向用红漆进行编号1、2、3、4、5、6、7、8。 4、在转子支架的周边将安装工具的8块压板用支撑工具支撑好，其上平面距地面约700mm，并调整其水平度，其水平误差不大于0.5mm/m，各块压板的高度差不大于0.5mm。 5、在专用工具压板上，每个极的位置放置三根槽钢和二个垫块，在槽钢和垫块上再放置转子磁轭的下压板，其上平面不得高于转子支架立筋挂钩平面，并调整下压板水平，其水平误差大于0.10mm/m。 6、磁轭叠片之前，先装上磁轭主键，两个副键，其位置应达到下述要求：主键对主轴位置误差小于0.05mm；主键与磁轭冲片键槽配合单边间隙为0.100.15mm；各主键间弦长尺寸与磁轭冲片一致，误差小于0.05mm。以上测量数据，及时作好记录，这时两个副键不需要打紧。注意：事前，应对主键、副键进行成套检查，合格后打上配对记号。 7、叠片时先用同直径的定位销代替拉紧螺杆定位。为此，在磁轭下压板上适当螺孔位置，插上冲片叠片定位销，然后叠上23层冲片，按“磁轭叠片图”组成磁轭圈，调整磁轭圈的位置，使其对转子主轴的同心度误差小于0.5mm，冲片与转子支架立筋挂钩相符，间隙小于0.02