大型水轮发电机定、转子安装质量控制探索与分析__墨水学术,论文

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:204

副标题#e#摘要：定子、转子是发电机的重要组成部分,组装及安装质量的好坏直接影响到机组运行的长期性、稳定性和安全性。所以定子、转子安装质量尤为重要。本文作者阐述了安装技术与质量控制，我国内同类型水轮发电机组安装质量控制提供了经验参考。
　　关键词：安装技术；数据；质量
　　由于受定、转子气隙大小及分布均匀程度的影响（相比小型水轮发电机组，大型水轮发电机组定、转子气隙更小，气隙间电磁场更强，且由于其在网内起到基荷作用），大型水轮发电机组定、转子质量控制好坏，是直接影响转子能不能正常运转、发出的电流正、余弦波形、电压或电流幅值偏差能否满足我国交流电频率、波形等技术指标的关键；同时，由于定、转子之间受电磁场引力作用，若发电机定、转子质量控制不好，直接影响定、转子气隙分布，因而即使发电机能正常运转，其发出的电流正、余弦波形、电压或电流幅值偏差等技术指标也能满足我国交流电频率、波形等技术指标要求，定、转子之间的电磁场引力也会随着转子转动呈现周期性的变化，不但会使转子中心线随转子转动而不断变化，从而影响发出的电流正弦或余弦波形，更主要危害性在于受高频电磁拉力影响（50HZ/S），发电机定、转子的机械强度，也会因“疲劳”而下降，尤其在高温状态下，（现在一般大型发电机转子铁芯允许短路电流温升值60℃～80℃，不同厂家因设备材料、电气绝缘等级不同而不同），发电机定、转子的机械强度指标如抗拉强度、抗压强度都会随之下降，而要控制好发电机定、转子安装质量，不但要求设备制造厂家材料质量符合要求，同时施工现场质量控制尤其重要，因为大型发电企业在招、投标之前，对设备生产厂产品的质量、生产工艺流程、每道工序质量控制等主要技术要求甚至于其产品质量都相对比较了解，其优先考虑的不仅仅是发电机制造设备厂家的投标价格，必须是其产品投标价格、产品质量、厂家相关设备运行成功经验及厂家声誉、设备售后服务、设备零配件供应等主要指标的综合考虑值，加上设备生产厂在选择设备材料供货厂家时也对上述主要指标进行综合考虑，因此，大型发电机设备其生产厂家的产品质量，相对来说是目前国内甚至国外同类产品质量最好的。而现场质量控制必须从施工过程的每道施工工序来进行质量控制，即我们现在相关水利工程施工规范上所要求的单元工程、单位工程、分部工程、分项工程质量控制，任何一道工序出现质量问题，将会直接影响产品最终质量；而施工现场质量控制主要手段是审查每道施工工序的施工施工组织方案的科学性、合理性、可靠性，其次是施工工艺流程的搭配合理性，其三就是其施工方案及其施工流程在施工现场的可靠性，若这些均能满足产品最终质量要求，那么，设立什么样检验标准及如何通过有效的检测、检查手段即是确保产品最终质量的关键。乌江构皮滩水电站机电安装监理在严格审查施工单位每道施工工序的施工施工组织方案的科学性、合理性、可靠性、安全性的基础上，主要依据国标GB8564-2003、相关厂家质量控制标准及施工单位多年来施工经验参考，按每道施工工序进行现场质量控制，从机组运行的效果来看，现场质量控制达到理想效果。
　　一、    基本情况介绍
　　乌江构皮滩水电站是我国具有自主知识产权、自主设计、自主制造单机60万KW的第一座大型水电机组发电项目，其水轮机部分由哈尔滨电机厂生产；发电机部分第一、二台（即电站第五、四号机组）由东方电机厂生产，其余三台由阿尔斯通电机厂生产。第一台机组能否如期正常发电且达到设计出力，其倡议意义远远大于其经济意义，第一台机组质量控制理所当然显得十分重要。该电站位于贵州省余庆县构皮滩口上游1.5km的乌江干流上，距上游已建乌江渡水电站137km，距下游拟建思林水电站89km，#p#副标题#e#是贵州省和乌江干流最大的水电站，是“西电东送”南部通道中承东启西、承南启北的骨干支撑电源点。乌江构皮滩水电站为国家“十五”期间的开工建设项目。乌江构皮滩水电站电站地下厂房内装机5台，单机容量为600MW，年发电量96.67亿kW•h。电站以500kV电压等级接入电力系统。电站按无人值班（少人值守）设计。本工程首台机投产时间为2009年8月5日，2010年1月底最后一台机组投产。
　　附1：电站基本参数
　　（1）    水库水位
　　校核洪水位                                    634.10m（P=0.1%）
　　设计洪水位                                    631.01m（P=0.5%）
　　正常蓄水位                                    630.00m
　　汛期限制水位    （6、7月）                626.24m
　　（8月）                628.12m
　　死水位                                        585.00m
　　（2）尾水出口水位（不考虑思林电站顶托）
　　校核洪水位                                    490.46m（P=0.02%）
　　485.11m（P=0.1%）
　　设计洪水位                                    483.61m（P=0.2%）
　　482.13m（P=0.5%）
　　设计尾水位                                    433.40（Q=573m3/s）
　　实测最低尾水位                            430.70m
　　（3）    5×600MW电站特征水头（不考虑思林电站顶托）
　　最大水头                                 &nbs#p#副标题#e#p;  200.00m
　　加权平均水头                                186.15m
　　额定水头                                    175.50m
　　最小水头                                    144.00m
　　附2：
　　1、发电机及附属设备特性数据
　　A、    发电机型式及基本数据
　　（1）    型号SF600-48/13850（2）型式双导半伞式（3）额定容量666.7MVA
　　（4）相数3（5）额定电压及调节范围18±（5%×18）kV（6）额定功率因数0.9（7）额定频率50Hz（8）额定转速125r/min（9）飞逸转速245r/min
　　（10）临界转速326.5r/min（11）允许飞逸时间5min（12）转动惯量（GD2）140000t•m2（13）推力负荷306122kN（14）转子重量1183t（15）总重量2420t
　　（16）额定效率98.80%
　　B、发电机部件重量和有关数据：
　　（1）定子直径（至定子机座外缘）：不包括空气冷却器Φ15690mm（3）    定子铁芯的内径Φ12780mm定子铁芯的外径Φ13850mm
　　（4）发电机静止时的气隙尺寸29mm（5）转子直径：
　　转子磁轭Φ11945mm，磁极表面Φ12722mm（6）发电机上端轴的直径/高度Φ1390/3449mm（7）发电机轴的直径/高度2200/6430mm
　　（8）    发电机转子中心体的直径/高度Φ3800/3145mm
　　（9）    转子磁轭的高度（包括磁极）3742mm（10）定子机座的高度3650mm
　　（11）定子铁芯的高度3450mm（12）发电机转动部分的重量1340000kg
　　附3：具体质量检测标准：
　　A、定子：定子定位筋半径检查：公差69150.3mm，定子铁中心线高程差：+2～+4mm，定子园度、同心度标准：园度：2mm，同心度：1mm，转子中心体水平度允许偏差：0.5mm，转子支架水平度：0.05mm定子铁心叠片
　　（1）定子冲片应错开六个槽距叠放（一半弦长），每叠完一段铁心，用专用工具沿径向测量测量其半径，要求偏差不大于设计值的±0.5mm；
　　（2）、铁心分五次预压（25%、50%、75%、100%）最终预压力为1350N.M，每次预压高度为700mm；
　　第一次预压：铁心波浪度≤5mm，高度差为-1∽﹢5mm
　　第二次预压：铁心波浪度≤5mm，高度差为-1∽﹢6mm
　　第三次预压：铁心波浪度≤6mm，高度差为-1∽﹢6mm
　　第四次预压：铁心波浪度≤6mm，高度差为-2∽﹢8mm
　　最终检测：
　　分上、中、下三个断面（测点不少于48个点）沿周向测量铁心园度半径，半径差≤±0.5mm；铁心上端槽口齿尖波浪度≤11mm，最终压紧力为1350N.M
　　2、转子安装
　　（1）、转子中心体支墩水平度≤0.05mm，用精密水准仪检查中心体上法兰水平度应≤0.02mm/m；
　　（2）、以转子中心体下法兰面止口内侧面为基准，用钢琴线法复查上法兰与上止口直径和中心体与下法兰与上止口直径的同心度；
　　（3）、在测园架大轴相互垂直方向悬挂两条直径为0.3mm琴线，调整测园架中心体的垂直度，要求测园架中心柱垂直度≤0.02mm/m.
　　（4）、以转子中心体下法兰面止口内园为基准，将转子测园架与中心体上法兰面止口内#p#副标题#e#园的同心度调整到0.05mm以内.
　　（5）、转子支架焊前各立筋半径R=5227（±1mm），焊后R=5224（±1mm）内，支臂合缝处立筋处弦距控制在：焊前L=2034。6（+2mm～+4mm），焊后L=2034。6±3mm；
　　（6）、用专用弦距工具测量转子扇形支臂所有立筋的绝对半径、弦距，检查扇形支臂制动环把合面径向水平度及周向波浪度，要求周向波浪度≤1。5mm，径向水平度≤0。5mm。（7）、
　　（7）、检查制动环把合面径向水平与周向波浪度
　　要求周向波浪度≤1。5    mm，径向水平面度≤0。5mm，错牙≤0。05mm，与中心体的间距为765（0～-4）mm。
　　3、转子磁轭叠装
　　1、用挂钢琴线法定时测量磁轭外园磁极鸽尾槽周向倾斜情况，当周向倾斜度大于0.1mm/m时,应重新处理.
　　2、用中心测园架测量磁轭园周上任一点的半径,其半径误差≤0.02mm,旋转一周测头上下跳动量不大于0.2mm;3、分上、中、下三个断面测量转子磁轭的半径，要求：
　　⑴、每断面半径与该断面平均半径差不大于±0。87mm；⑵、转子磁轭整体偏心值不大于。021mm；⑶、磁轭平均高度与设计高度偏差在0～6mm内；⑷、沿周向高度差不大于3mm，同一纵面上高度差不大于1。5mm；⑸转子磁轭叠压系数不小于0。99；
　　全面检查转子磁轭，要求：磁轭园度不小于1。74mm，半径公差不大于2。32mm；
　　磁轭与支架的同心度不大于0。21mm，磁轭垂直度不大于1。74mm。
　　
　　机组总装质量控制表单位：mm
　　一、定子安装调整
　　号    控制项目    合格    优良    备注
　　1    定子圆度    1.00    0.87    
　　2    定子中心与机组旋转中心同心度    0.50    0.35    
　　                
　　3    定子铁心中心高程偏差    3±1    
　　二、下机架安装
　　1    下机架中心    0.5    0.35    挡油圈、下导支承环与基础环止漏环同心度
　　                
　　2    下机架水平    0.10    0.08    以弹性油箱安装面为基准
　　3    下机架高程偏差    ±1    ±0.5    以弹性油箱安装面为基准
　　4    下导轴承与挡油圈同心度    0.5    0.35    
　　5    推力头与下机架同心度    0.25    
　　6    推力油槽盖板密封与推力头间隙    0.5～0.8    
　　7    下导油槽盖板密封与主轴间隙    0.5～0.7    
　　8    下导油底盘密封与主轴间隙    1±0.5    
　　三、转子安装
　　1    转子中心体与发电机轴螺栓伸长值偏差 &n#p#副标题#e#bsp;  ±10%    ±7%    
　　2    定子、转子空气间隙偏差    2    1.74    
　　3    转子磁极中心与定子铁心中心高差    ±5    ±3.5    
　　4    上端轴与转子中心体连接螺栓伸长值偏差    ±10%    ±7%    
　　四、机组轴线调整
　　1    定子圆度    1    0.87    
　　2    定子中心与机组旋转中心同心度    1.00    0.70    
　　3    转子圆度    1.74    1.22    
　　4    转子中心与机组旋转中心同心度    0.4    0.3    
　　5    空气间隙偏差    ±2.16    ±1.51    
　　6    上导摆度    ≤0.15    ≤0.10    
　　7    水导摆度    ≤0.30    ≤0.21    
　　8    水轮机轴上法兰摆度    ≤0.17    ≤0.12    参考项目
　　一、    质量控制效果
　　乌江构皮滩水电站第一台机组于2009年8月5日正式投产运行，最后一台机组于2010年1月投产完毕，在各功况下机组相关参数值如下：
　　
　　
　　
　　
　　机组给定功况：
　　项目    数值（um）        数值
　　定子机架水平振动（X方向）    105    基础环处压力脉力    6.7Mpa
　　定子机架水平振动（Y方向）    102    尾水锥管压力脉力1    0.00Mpa
　　定子机架垂直振动（X方向）    22    尾水锥管压力脉力2    0.00Mpa
　　定子机架垂直振动（Y方向）    16    PT机频    50.01HZ
　　下机架水平振动（X方向）    13    齿盘    50.05HZ
　　下机架水平振动（Y方向）    13    网频    50.01HZ
　　定子机架垂直振动（X方向）    17    导叶开度    77.03%
　　定子机架垂直振动（Y方向）    17    电气开度    100.00%
　　顶盖水平振动（X方向）    20    导叶给定开度    77.13%
　　顶盖水平振动（Y方向）    18    PID  #p#副标题#e#;  77.13%
　　顶盖垂直振动方向    21    机组功率    448.3MW
　　上导摆度X方向    103    功率限制    600.0MW
　　上导摆度Y方向    84    功率给定    448.3W
　　下导摆度X方向    59    BP    6%
　　下导摆度Y方向    77    频率死区    0.2HZ
　　法兰摆度X方向    140    手动闭环    77.0%
　　法兰摆度Y方向    151    水头    153.9M
　　水导摆度X方向    56        
　　水导摆度Y方向    64        
　　蜗壳进口压力脉动    10Mpa        
　　顶盖下压力脉动1    7.6Mpa        
　　顶盖下压力脉动2    8.5Mpa        
　　
　　结束语：
　　    随着科学技术飞速发展和更新，笔者通过本文论述技术分析，情况介绍，安装技术，数据分析，概述了现代大型发电机转子、定子安装技术、质量控制。