色拉龙水电站的定子与转子安装的研究

色拉龙水电站的定子与转子安装的研究

（刊登在《湖北水利水电职业技术学院学报》2020（4）：25-28）

邹仕华

（云南省能源投资集团有限公司  云南  昆明  650228）

[摘　要]：色拉龙水电站的定子与转子是发电机组的重要组成部分,集中在主厂房安装间拼接，厂房上空的200/50/5吨起重机整体吊装。定子先装，转子后装，下闸蓄水后开装。定子装配和转子装配的重量重，部件多。集中组圆，合缝下线。定子线圈，铁芯合缝，电气试验。转子磁轭，叠片冲片，讲究平整，避免毛刺、油污和腐蚀。整体紧固，严控叠压，磁轭磁极，绝缘包扎，排列固定，励磁引线。总体装配，精准到位，转子的安装高程与定子平齐。充分考虑承重机架荷载运行时的挠度设计值和弹性推力轴承的压缩量，以及推力轴瓦和液压轴承安装的精密精确。整个安装过程，凸显定子铁芯与转子磁极的阴阳（极）调和，磁轭互感。

关键词：色拉龙水电站；定子；转子；安装；研究

中图分类号：F414

Research on Installation of Stator and Rotor in Xelanong Hydropower Station

Zou Shihua

（YunNan Provincial Energy Investment Group Co.LTD. Yunnan  Kunming  650228）

[ Summary]  The stator and rotor of Xelanong hydropower station is an important part of the generator set, which is assembled in the installation room of the main power house. The 200 / 50 / 5t crane over the power house is hoisted as a whole. The stator shall be installed first, the rotor shall be installed later, and the lower gate shall be opened after water storage. The weight of stator assembly and rotor assembly is heavy and there are many parts. Assemble the circle together and sew the lower line. Stator coil, iron core joint, electrical test. Rotor yoke, lamination and stamping, pay attention to flatness, avoid burr, oil pollution and corrosion. Overall fastening, strict control of lamination, yoke pole, insulation binding, arrangement and fixation, excitation lead. The overall assembly is accurate and in place, and the installation elevation of the rotor is flush with the stator. Fully consider the deflection design value of the load-bearing frame, the compression amount of the elastic thrust bearing, and the precision and accuracy of the installation of the thrust bearing bush and the hydraulic bearing. During the whole installation process, the positive and negative (pole) of stator core and rotor pole shall be harmonious, and the yoke mutual inductance shall be highlighted.

Key words: Xelanong Hydropower Station; Stator; Rotor; Installation; Research

【收稿日期】2020-9-

【作者简介】邹仕华（1970-），男，湖北潜江人，工程测量学士，水利水电工程硕士，经济学硕士，正高级工程师，高级职业经理人，省级电力市场监管咨询专家，研究方向是水能动力工程、传统能源经济。

水轮发电机中固定的部分叫做定子（stator）,由机座、铁芯、绕组、铜环及基础螺杆等组成。机座是固定铁芯的结构件，铁芯和绕组是定子为了产生旋转磁场和保证磁通及电流通路必备的电磁部分，绕组由许多线棒按一定规律排列而成，线棒通常分两层嵌入铁芯的槽内，以一定的接线方式连接成回路，通过铜环引线汇流后输出电功率。

水轮发电机中旋转的部分叫转子(rotor），由转轴、支架、磁轭、磁极、集电装置等组成，用以产生磁场、变换能量和传递转矩。磁极的励磁电流由直流励磁机或整流式励磁装置通过集电装置供给。

1.工程概况

色拉龙水电站拥有大（2）型水库，装机容量7万千瓦，年发电量2.699亿千瓦时。坝址控制流域面积2879平方千米，多年平均流量90.6立方米/秒，水库正常蓄水位215米，对应库容8.81亿立方米，死水位206米，调节库容2.84亿立方米，具备年调节能力。枢纽工程由混凝土挡水坝、溢流坝、引水发电系统、发电厂房及开关站组成。坝长619米，其中，左岸坝肩90米，左岸挡水坝段（1^#-9^#）175米，溢流坝段（10^#-12^#）71米，导流底孔坝段（13^#）19米，进水口及厂房坝段（14^#-15^#）34米，右岸挡水坝段（16^#-23^#）160米，右岸坝肩70米。

坝后式厂房，两台机组，发电机位于主机间，发电机层的高程为▽173.00米，水轮机组与发电机组同轴安装，同轴转动，定子和转子^[1]镶嵌其中（如图1）。

图1.色拉龙水电站水轮发电机的定子和转子示意图

2.主要技术参数

水轮发电机安装包含定子、转子、主轴、轴承、上机架、下机架及附属设备，附属设备包含空冷器及附件、空气冷却器供排水管、轴承油冷却器供排水管、轴承油槽供排油管、轴承循环油管路、制动系统。其主要技术参数详见表1。

表1.色拉龙水电站的发电机主要技术参数一览表

3.定子装配

定子圆盘直径6.790米，总重量78.859吨。定子装配主要部件有定子铁芯、定子线圈、定子出线夹、极间连线、银铜焊料、桐马环氧粉云母带、无碱玻璃丝带、定向玻璃丝带、槽楔、端箍装配、螺杆、涤玻璃、间隔垫片、适形毡、间隔垫块、定子测温装置、垫条、槽口垫块、汇流环、引线、定子接线、波纹板、垫圈和螺母等。

定子^[2]采用分瓣，在主厂房安装间组圆、合缝下线。定子装配完成后吊入机坑前，参建各方共同检查验收定子的中心、安装方位、铁芯水平中心高程、机座混凝土基础承载条件、基础安装面高程和基础螺栓连接（包括桥机、吊具的起重条件）以及电气试验结果等，确认具备吊装条件之后，将其吊入机坑就位安装。(如图2)

定子基础预埋件安装到位之后，进行定子线圈^[3]或线棒接头的焊接，其加热方法、焊接工艺和接头绝缘的包扎工艺，以及汇流母线安装，尤为讲究，不仅仅满足技术条款和规范要求，还做到精益求精。

定子线圈或线棒嵌装前与嵌装后，进行相关的电气试验。安装和试验过程中，机座组合缝、铁芯合缝、定子机座^[4]与其基础板组合面的间隙，均需详细检查，特别是铁芯合缝处线槽宽度及其槽底部的径向错牙和定子圆度，遵照技术条款和
设计规范实施。铁芯的圆度和高度、铁芯上端槽口波浪度、线槽的宽度和深度，都是安装过程中的主要关注对象。

图2.色拉龙一级水电站1号机组定子吊装就位现状图

4.转子装配

转子主轴高度6.620米，转子转盘直径5.870米，转盘厚度1.650米。转子总重量209.108吨（含转子装配168.854吨），由200/50/5吨门机分体吊装，其中，转动部分（组合体）40.539吨，导水机构（组合体）35.850吨，埋入部分（组合体）120.263吨，接力器及油管路（组合体）0.485吨，水气及量测管路（组合体）6吨，主轴密封（组合体）0.961吨，油导轴承（组合体）5.01吨。

转子检修支墩位于主厂房的▽173.00米支墩层。在转子检修支墩上，连接着立式的转子主轴^[5]，穿过安装间底板的孔洞，延伸至安装间（底板高程▽179.00米）垂直方向两米开外。通过200/50/5吨门机，吊装转子支架至主轴上。转子12组叠片，在安装间完成，整体吊装。

转子磁轭现场叠片、磁极现场组装和试验等工作在厂家技术指导下进行，严格安装程序，有效控制允许偏差。组装转子中心体^[6]及其圆盘式扇形支架，其支撑焊接和无损探伤、立筋板外缘圆度或外平面的垂直度、挂装高程以及制动环板连接面的平面度等这些重要指标参数严谨严格。

磁轭冲片叠装前，冲片和通风槽片接受平整度、是否毛刺、油污和腐蚀的检查。对厂家没有质量分组的磁轭冲片，连同通风槽片一起，进行过秤、分组和厚度测量，计算和列出磁轭堆积配重表。

为了保证转子的整体紧固性，加强对径向磁轭键热打键的紧量和冷打键产生的相对位移值的控制，符合技术规范。同时，严格控制磁轭冲片的叠装、压紧、磁轭的叠压系数、通风沟槽的位置尺寸、磁轭压板配置、径向磁轭键和多种组合键安装、磁轭与磁极接触面检查、磁轭圆度和圆周方向的平均高度检测以及磁轭下部的制定闸板径向水平和波浪度调整等安装程序、工艺要求和允许偏差。

磁极挂装前后，履行具体细致的工艺程序：挂装前，检查磁极编号、极性和装配质量、挂装顺序、挂装不平衡质量偏差、高程偏差、磁极键打紧及其挡板焊接；挂装中，进行相关电气检查和试验；挂装后，检查转子圆度和整体偏心值。连接磁极接头，绝缘包扎接头，排列固定励磁引线。

转子装配^[7]完成后吊入定子前，转子下部的清理情况、下机架承载条件、制动器顶面高程、定子中心和高程定位、保护定子铁芯绕组的准备工作（如桥机、吊具的起重条件）以及电气试验结果等，需经得参建各方的共同检查验收。确认具备转子吊装条件后，吊入定子内就位安装（如图3）。转子吊起且吊入定子前^[8]，在磁轭下部检查和测量转子的挠度值。

图3.色拉龙水电站1号机组转子吊装就位现状图

5.总体装配

以▽161.5米作为机电设备安装的0位置，低于▽161.5米的安装点高程取负值，高于▽161.5米的安装点高程取正值。这样，相对数字标识比较小，更直观，更便于现场工作人员实际作业。

机架安装定位的中心、高程、方位和水平度，严谨、精确到位。定子安装方位与发电机主引线和中性点引出线方位相符，定子中心以水轮机实测合格的中心线对中找平，定子安装高程以水轮机主轴或中间轴法兰连接面高程及与相接各部件的实测尺寸核定，定子铁芯平均中心高程与转子磁极平均中心高程一致。

转子的安装高程与定子一致。当定子中心已按水轮机实测合格的中心线对中找平时，转子吊入后按空气间隙调整中心；当定子按转子中心对中找平时，转子中心按检测合格的水轮机主轴对中找平，检查两法兰盘面的中心偏差及其平行度，并校核发电机大轴的垂直度或转子中心体上法兰面的水平度。

调整镜板的高程和水平之后，安装推力头。其高程考虑了承重机架荷载运行时的挠度设计值和弹性推力轴承的压缩量，在推力瓦面不涂润滑油条件下检测其水平偏差。

推力轴承油槽清理干净后，安装和调整推力轴承。大轴垂直、镜板水平且高程合格后，安装推力轴瓦。针对定位后的推力轴瓦，调整其压板和挡板与轴瓦的轴向、切向间隙，调整推力轴瓦与镜板的径向相对位置，调整液压轴承的钢套与油箱底盘的轴向间隙等。

立式水轮发电机总装配重量338.116吨，其中，主要部件包括集电环、刷架、支架、顶转子行程开关装置、地板、上挡风板、上机架、灭火水管、安全门、主引出线装置、中性点引线装置、78.859吨的定子装配、168.854吨的转子装配、下挡风板、制动管路、罩、基础及载荷图、下机架、下盖板、机械过速保护装置、接地碳刷、轴电流支架、螺栓、垫圈、环形轨道、空气冷却器、千斤顶、调整垫片、铭牌、三叶牌商标、旋转方向指示牌、铆钉、工具清单、油水管路、辅助接线、铭牌数据、大件外形尺寸及重量图、转子支架现场热套起吊图和转子装配起吊示意图。

定子铁芯与转子磁极的最大气隙（空气间隙）设计值为20毫米,安装误差造成气隙变化的最大值达1毫米，试运行振动造成的偏差为5-15丝米。磁轭互感，水力发电。

6.结语

（1）色拉龙水电站水轮发电机组2台，对应的定子和转子各2套。从安装时间顺序上，1^#机组在前，2^#机组在后，两者实际相差8天，先后完成72小时试运行，顺利转入投产运营（如图4）。

图 4.色拉龙水电站1^#、2^#机组转入投产运营现状图

（2）色拉龙水电站水轮发电机组的定子一套总重量78.859吨，采用分瓣，在主厂房安装间组圆、合缝下线。

（3）色拉龙水轮发电机组的转子一套总重量168.854吨，转子磁轭现场叠片、磁极现场组装，保证转子的整体紧固性。

（4）色拉龙水电站水轮发电机组的定子铁芯平均中心高程与转子磁极平均中心高程一致。

（5）色拉龙水电站水轮发电机组的定子和转子的总体装配，在干净、干燥、相对封闭的主厂房安装间和水机层进行，保证定子和转子应有的“一尘不染”，也是对电气设备的规范保护。

（6）色拉龙水电站水轮发电机组的定子与转子安装，源于异国他乡的深山老林中蕴藏的原始河流段，安装工艺的每一道主要工序进入下一道工序时，经得参建各方的联合严谨验收，确保安装过程万无一失。

参考文献

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