浅谈大型抽蓄电站发电电动机定子机座组装焊接工艺

浅谈大型抽蓄电站发电电动机定子机座组装焊接工艺

梅颖峰

（作者单位：中国水利水电第六工程局有限公司）

辽宁沈阳，110000

摘要：江苏句容抽水蓄能电站安装6台225MW立轴单级混流可逆式水轮发电机组，总装机容量1350MW。发电电动机定子机座分为4瓣到货，分瓣定子机座在工地组焊成整体。本文首先介绍了定子机座的结构特征，接着详细分析了机座焊接的关键步骤，包括焊接顺序、过程尺寸监控、焊接工艺参数等。同时给出工程实践经验，优化了焊接工艺和焊接过程的质量，为后续抽蓄类似设备的焊接施工提供参考借鉴。

关键字：抽水蓄能电站  发电电动机定子机座  焊接工艺

1、工程概况

句容抽水蓄能电站安装6台225MW立轴单级混流可逆式水轮发电机组，总装机容量1350MW。发电电动机定子机座分为4瓣到货，分瓣定子机座在工地组焊成整体。机座为盒型筋结构，设置6层环板，其中下环板内径为φ7860mm，中环及上环内径φ8570mm，整体高度4315mm，总重量为53.53t。

2、 施工准备

2.1 技术准备

（1）核对定子机座组焊涉及技术文件是否齐全（按随机技术文件清单）。

（2）熟悉厂家提供的安装说明书、图纸资料及规范要求，并对相关图纸进行会审，确定定子机座组装焊接施工工序及重点控制工序。

（3）编制专项施工方案，对施工人员进行技术交底与安全交底。

2.2 到货设备及材料工器具准备

（1）对到货设备进行全面清扫：清理定子机座的工地焊接坡口，清理范围为坡口面及距离坡口边缘至少20mm范围内的表面，该区域内应无氧化物、油污、铁锈等任何杂物，并打磨出金属光泽并做表面PT探伤；机座底部支撑面出厂油漆清理干净后作防锈处理。对重要部件的主要尺寸及配合公差进行效核，以便安装时根据实际情况进行调整处理。

（2）设备在组装前，必须检查设备上面的XY轴线等配合标志，如遇标记不明，应通知厂家现场技术指导确定。

（3）仔细清点厂家到货专用工具，检查专用工器具的数量、质量是否满足使用要求，如不符合要求，及时与监理、厂家沟通。

（4）根据施工内容，准备好施工所需的自备设备、材料等，水准仪、千分尺等精密测量仪器应施工前进行校核，合格方可投入使用。

2.3 现场条件准备

（1）定子组装工作区域，非施工人员、材料全部撤离。

（2）安装足够的照明设备，保证在组装和安装过程中照明无死角。

（3）安装装配场地清洁、干净、布置整齐、通风良好；定子组装基础板应与混凝土可靠密实接触，防止受压后下沉。

（4）在装配场地附近，布置工具房、材料间。

3、施工方法

3.1 定子机座组圆

（1）根据安装定子工位预埋板实际位置测放机座XY基准线及定子机座下环内径轮廓线，并根据上诉尺寸大致确定中心柱位置。将8个定子组焊临时支墩按机座支墩位置摆放，上面摆楔子板，楔子板摆放位置尽量选择有筋板的位置，使用水平仪将楔子板整体水平度调平到0.5mm。把合前把合面涂二硫化钼防锈。

（2）根据机座上分辨标记分别将各瓣依次翻身吊装落位，吊装时使机座上XY标记与工位上测放的XY轴线对正。机座共分四瓣（+Y/+X、+X/-Y、-Y/-X），根据现场吊装空间条件将每两个分瓣初步把合，形成两个半圆。使用水准仪初调每个半圆水平，初步把合合缝处螺栓形成整圆。拼装组圆过程中每翻身落位一个分瓣粗调水平之后，将支墩与定子工位预埋板点焊固定防止倾覆。

（3）测圆架安装完成后机座各项数据合格后最终拧紧，最终拧紧不可一次拧紧，要分次、逐渐调整定子机座，拧紧合缝处螺栓。

3.2 测圆架安装

（1）现场测量中心柱外径，在定子机座铁芯段的高度范围内均匀分布至少测量3点，取其平均值作为中心柱的实际直径尺寸，测量结果做记录、备查（中心柱的调整及测量过程需参考制造厂家生产制造说明书或图纸进行）。此项工作仅在第一台定子机座安装时进行，后续的定子机座尺寸调整时可以此记录尺寸为准。

（2）将中心测圆架组合成一整体，并将中心测圆架底板与基础进行初步固定。

（3）初步调整测圆架中心柱的中心，以机座下环板内圆为基准，利用测圆架底盘调整螺钉，将测圆架中心柱与机座下环板内圆的同心度初调整到0.5mm以内。

（4）在测圆架中心柱的两个相互垂直的方向上悬挂钢琴线在调整中心柱垂直度不大于0.02mm/m，在测量范围内的最大倾斜不超过0.05mm。

（5）测圆架中心柱垂直度合格后，再次校核测圆架与定子机座下环板内圆的同心度；检验中心柱转臂各项技术要求，测圆架转臂重复测量圆周上同一点的误差不大于0.02mm，转臂回转一周后测头上下跳动量不大于0.3mm。

（6）沿测圆架中心柱上、下移动中心测圆架的测量旋转臂，其旋转臂的极限行程位置应能满足测量整个定子铁芯部分轴向高度的要求。

（7）将中心测圆架的底盘与基础固定，锁紧全部调节螺钉。复查测圆架上所有组合螺栓，应将测圆架上所有组合螺栓锁牢，以防使用中松动而影响测量结果。

（8）复测中心测圆架垂直度、同心度等应符合要求。在中心测圆架的使用过程中，分阶段校核中心测圆架的准确性。

3.3 定子机座调整及加固

（1）测圆架安装合格后调整定子机座；

（2）全面测量检查半径、水平、弦距数值，若不符合目标尺寸，可采取合缝处加垫片、千斤顶调整等措施进行调整，直至符合要求；

（3）对定子机座的尺寸调整符合要求后，在上环板、中环合缝处求装焊垫条筋板。在上环板与中环的每条合缝处装焊2件临时加强板1（250×150×20/30），下环上装焊4件临时加强板2（350×180×50），装焊在没有把合块的一侧。工艺加强板与环板之间的焊角为8~12mm；所有加固焊接完成后复测全部尺寸并作记录。

（4）焊缝间隙0～4mm，局部间隙不大于6mm，局部间隙长度不大于焊缝总长度20%。对于坡口间隙大于6mm 的区域可进行增加垫板或堆焊处理。堆焊前清理、预热要求和层间温度控制要求与正式焊缝要求相同。堆焊后采用打磨设备修整焊缝表面。

3.4 定子机座焊接工艺

3.4.1 定位焊工艺

（1）各层环板的定位焊顺序可依据实际测量数据实时进行调整。每道合缝处至少焊3点定位焊，定位焊原则先焊中间，再焊内侧，最后焊外侧。焊缝长60~120mm，厚度在5~8mm范围内，上下层焊缝错开20~30mm。

（2）中上环定位焊后测量定子机座尺寸数值，做详细记录，根据实测数值选择下环定位焊顺序，定位焊接后再测量下环的半径、下环的平面度，做记录。

（3）定位焊工艺参数与正式焊接要求相同。

（4）定位焊完成后，全面测量定子机座各项数据尺寸，并做记录。

3.4.2 正式焊工艺

（1）由4名焊工在对称位置同时、同向、同速、同规范多道多层焊接(每个分瓣面1名焊工)。

（2）下环焊前预热温度>50℃，其余位置预热温度>16℃，焊接过程中层间温度<260℃。

（3）焊接采用φ3.2焊条，焊接参数见表1。

表1 定子机座焊接参数

（4）焊接过程中上下层的焊缝的接头处要错开20~30mm，手工电弧焊焊道宽度不大于四倍的焊条直径。

（5）焊接过程中除底层、表层焊缝不进行锤击外，需要对其余各层焊缝逐层进行锤击（使用风铲进行锤击），以减少焊缝的残余应力。

（6）焊接顺序及技术要点：

A、交替焊接中上环版1-5，焊接完成后焊接下环板。

B、中上环板1-5每焊一层后，全面测量一次定子机座的各项数据，并记录测量结果，根据测量结果由现场焊接工艺人员合理调整焊接顺序。

C、各层环板焊接时，打底层和清根后的首层焊缝焊接时由外圆向内圆侧分段、退步焊接，之后每层焊缝焊接方向依次相反交替焊接。

D、最后焊接下环的焊缝，先焊仰焊坡口1/3~1/2焊量。冷却到室温，测量下环半径、下环平面度，并做记录。

E、在正面坡口用碳弧气刨进行清根，采用打磨的方式去除氧化物及渗碳层，做MT或PT探伤。合格后，方可继续施焊。

F、正面坡口焊至1/3~1/2后，上、下侧坡口交替施焊，坡口焊满。

G、焊接过程中根据实测数值随时调整焊接顺序。

H、合缝位置其余立焊缝按图纸要求，使用分段退步焊焊接方式将坡口焊满。

（7）现场合缝位置的把合块可在焊接至1/2坡口深度后适时切除。合缝位置的临时加强板可在焊接至2/3坡口深度后适时切除。

（8）鸽尾筋安装完成预叠片后配钻加工下环板上的132个Φ38mm拉紧孔。

（9）按图纸要求，对合缝处焊缝进行修磨和刷漆防腐。

4、结语

本文通过对大型抽蓄电站发电电动机定子机座组装焊接工艺的研究，总结了焊接顺序、焊接变形控制、工艺流程和主要关键点等，并在工程实践中提出了相关的经验，对于抽蓄行业同类机座的组拼焊接过程提供参考借鉴。