CN113489256A - 核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺方法及其工艺装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺方法及其工艺装备，安装调整芯胎(1)并检测芯胎(1)直径尺寸及垂直度：用外径千分尺测量芯胎(1)上、中；工艺装备主体由内胎和外胎二部分组合而成，内胎结构包括芯胎(1)、定位键(7)、螺栓(18)、槽样棒(16)和预压板(17)、下压板(19)。本发明保证转子铁芯(3)装压质量与热套质量、保证电机定、转子磁中心，转子铁芯(3)的质量考核指标有转子冲片紧量、铁芯波浪度、每段铁芯长度偏差、铁芯总长度偏差、几何中心偏差、槽型尺寸偏差、转子压板热套后与转子冲片贴紧程度。

Description

核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺方法及其工艺 装备

技术领域：

本发明涉及一种核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺方法及其工艺装备。

背景技术：

核电站主泵电机转子铁芯是转子的重要组成部件，其效能是实现电磁能量转换，并通过电磁感应使笼型转子导条产生旋转机械能，转子铁芯的制造质量是电机安全运行的基础，转子铁芯的质量考核指标有转子冲片紧量、铁芯波浪度、每段铁芯长度偏差、铁芯总长度偏差、几何中心偏差、槽型尺寸偏差、转子压板热套后与转子冲片贴紧程度等，以往，这些质量指标往往控制的非常不理想，经常出现铁芯松动、转子压板离缝、铁芯倾斜、中心偏差较大等质量问题，所以，为克服这些顽疾，必须制定可靠的正确的工艺方法，设计相应的工艺装备，对转子铁芯装压、热套操作过程进行严格控制，提高制造质量等级。

发明内容：

本发明目的是公开一种可靠的、技术先进的核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺及其工艺装备，本发明工艺能有效的保证电机转子铁芯装压与热套质量，达到优等品质。

本发明技术方案包括以下步骤：

一种核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺方法，所述工艺方法包括以下步骤:

1)安装调整芯胎(1)并检测芯胎(1)直径尺寸及垂直度：用外径千分尺测量芯胎(1)上、中、下三处位置直径φ1、φ2、φ3，每处直径均在十字方向测量2组数据，芯胎(1)直径及圆度偏差须符合图纸技术要求；用直角尺(15)测量芯胎(1)垂直度，保持直角尺(15)底边与芯胎(1)环板平面贴合无间隙，观察直角尺(15)竖直边与芯胎(1)外圆贴合程度，并用塞尺检测直角尺(15)竖直边与芯胎(1)外圆之间的间隙，检测位置在芯胎(1)圆周均分0°、90°、180°、270°检测点，检测数据不符合要求时需要重新调整芯胎(1)，直至芯胎(1)直径及垂直度符合图纸技术要求为止；

2)将转子冲片叠装形成转子铁芯(3)：叠装采用外压装方式，在芯胎(1)外圆安装定位键(7)，定位键(7)与转子冲片内圆键槽配合，保证转子铁芯(3)垂直度；在芯胎(1)上先放置下压板(19)，然后，以转子冲片内园定位进行叠片，选择0.05mm配合间隙，即便于叠片又要保证叠片整齐程度；利用槽样棒(16)控制转子铁芯(3)槽型尺寸，叠片过程中随时进行整形，使槽型整齐，为确保转子铁芯(3)冲片紧度，在转子铁芯(3)长度叠至一半时进行一次预压，安装预压板(17)，将转子铁芯(3)、芯胎(1)一同起吊至立式油压机上进行加压，压力125吨，压力点作用在预压板(17)上，然后测量转子铁芯(3)长度，其长度不符合要求时进行增减冲片调整，继续叠片、调整，直至转子铁芯(3)各项质量指标如总长度、每段长度、中心偏差、波浪度均达到要求为止；

3)将芯胎(1)与叠装合格的转子铁芯(3)一起放入外压胎(2)中，依次安装上压板(4)、第一螺杆(6)、第一螺母(5)，紧固第一螺母(5)，将转子铁芯(3)整体吊至立式油压机上进行加压，压力点作用在上压板(4)上，逐步加压至125吨，压紧紧转子铁芯(3)，达到要求后紧固第一螺母(5)，去除油压机压力，检测转子铁芯(3)总长度、每段长度、中心偏差、波浪度各项指标应符合文件技术要求；

4)将压紧后的转子铁芯(3)与工艺装备一起整体吊入加热炉中进行预热，达到要求参数后，吊出加热炉放置于平台上，迅速按要求力矩、要求顺序依次紧固第一螺母(5)，在此过程中可通过分别调整第一螺母(5)紧固力的方法，使转子铁芯(3)在圆周均分4点长度趋于一致，消除转子铁芯(3)长度因冲片厚度不均而产生的累积偏差；

5)拆出芯胎(1)，检测转子铁芯(3)紧度及外观情况，测量转子铁芯(3)内孔直径尺寸及长度尺寸，做记录，并按转子铁芯(3)内孔直径实际尺寸配车轴(11)直径尺寸，达到设计要求的过盈量，按转子铁芯(3)长度尺寸H配加工右端弧键(14)厚度尺寸，其厚度尺寸＝1/2(L-H),目的是使转子铁芯(3)长度H中心(13)位置与轴(11)L长度中心位置重合，从而达到保证电机定、转子磁中心一致的目的；

6)将转子铁芯(3)与外压胎(2)一同起吊入加热炉中进行加热，达到要求温度后出炉，放置于地坑之上；同时，将弧键(14)安装于轴(11)键槽中固定；

7)吊轴(11)与转子铁芯(3)内孔对中，缓慢下落轴(11)直至弧键(14)落在转子铁芯(3)上端，迅速安装第二螺杆(8)，套入压板(9)，安装第二螺母(10)，并按照要求力矩、按要求顺序、依次进行紧固第二螺母(10)，目的是使转子铁芯(3)具有一定的向上提升力，消除因热胀冷缩过程中而产生的转子铁芯(3)与弧键(14)出现间隙的问题，同时也是保证转子铁芯(3)在冷却后紧度及避免转子压板出缝的关键措施；

8)转子铁芯(3)自然冷却后，与轴(11)由于存在过盈量而成为一体，按顺序拆除第二螺母(10)、压板(9)、第二螺杆(8)，吊出轴(11)连同转子铁芯(3)与外胎(2)进行分离，将轴(11)连同转子铁芯(3)卧式放置于滚轮架上；

9)用量块测量轴(11)、弧键(12)键槽实际尺寸，按测量值配加工弧键(12)厚度尺寸，并安装弧键(12)于轴(11)键槽中，焊接弧键(12)及弧键(14)，至此完成转子铁芯装压与热套工艺过程。

核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺装备，主体由内胎和外胎二部分组合而成，内胎结构包括芯胎(1)、定位键(7)、螺栓(18)、槽样棒(16)和预压板(17)、下压板(19)，定位键(7)安装在芯胎(1)外圆母线方向开设的键槽中，通过螺栓(18)把合紧固在芯胎(1)上，槽样棒(16)放置在转子铁芯(3)的槽型中，预压板(17)放置在转子铁芯(3)的上面，下压板(19)放置在转子铁芯(3)的下面，外胎结构包括外压胎(2)、上压板(4)、第一螺母(5)、第一螺杆(6)、第二螺杆(8)、压板(9)，第二螺母(10)，芯胎(1)与叠装完的转子铁芯(3)置于外压胎(2)中，采用上压板(4)、第一螺杆(6)、第一螺母(5)固定，第一螺母(5)通过上压板(4)将转子铁芯(3)压紧为紧固状态，在上压板(4)上设有螺孔，用于连接第二螺杆(8)，第二螺杆(8)上端穿过压板(9)，连接第二螺母(10)，压板(9)作用在轴(11)台阶上，紧固第二螺母(10)通过第二螺杆(8)将转子铁芯(3)拉紧。

本发明的技术效果：

本发明的技术效果为：1)本发明采用了转子铁芯装压后进行预热调整一次的工艺，有效的消除了转子冲片漆膜受热压缩导致铁芯松动的问题，并且通过力矩紧固螺栓可以调整转子铁芯总长度因冲片厚度不均产生累积误差而导致转子铁芯四周长度不一致的问题；2)本发明工艺通过专用工装及合理选择单位压力和压力方式有效地解决了转子铁芯热套后经常出现转子压板与冲片离缝的难题；3)本发明工艺通过按转子铁芯内孔尺寸配加工轴径尺寸，精确地保证了转子铁芯与轴配合公差；4)本发明工艺通过采用按转子铁芯实际长度配加工弧键尺寸的方式，同时，定子也采取了保证几何中心措施，从而有效的保证了定、转子磁中心一致的问题，从电机结构分析定、转子轴向位置在总装时是无法调节的；5)本发明工艺在热套冷却过程中通过拉紧螺杆给转子铁芯施加向上紧固拉力，有效地消除因热胀冷缩产生的轴向间隙问题，同时也进一步保证转子铁芯在冷却后的紧度及转子压板出缝的难题；按本发明工艺完成的转子铁芯装压，各项质量指标达到了优等品质，其中，磁中心几何偏差不超过0.5mm。

本发明已经成功应用于国内几个百万KW级核电站及海外华龙一号核电站主泵电机产品制造过程中，实践证明，本发明工艺有效地解决了常规电机上述5大顽疾，完工的产品取得了优异的品质。

附图说明：

图1为调整、检测芯胎(1)垂直度示意图

图2为转子铁芯(3)叠片示意图

图3为转子铁芯(3)装压示意图

图4为转子铁芯(3)热套示意图

图5为配弧键(12)、弧键(14)示意图

具体实施方式

一种核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺及其工艺装备，首先，利用工艺装备进行转子铁芯装压，将转子铁芯加热与轴进行热套，热套采用立式安装方式，具体包括以下工艺步骤：

1)如图1所示，安装调整芯胎1并检测芯胎1直径尺寸及垂直度，用外径千分尺测量芯胎1上、中、下三处直径φ1、φ2、φ3，每处直径十字方向测2组数据，判断直径及圆度偏差情况，须符合图纸技术要求；用直角尺15测量芯胎1垂直度，保持直角尺15底边贴合无间隙，观察直角尺15另一直角边与芯胎1外圆贴合程度，并用塞尺检测是否有间隙及间隙大小，圆周均分0°、90°、180°、270°检测四点，数据不符合要求时需要重新调整芯胎1，直至芯胎1直径及垂直度符合图纸技术要求为止，合理选择芯胎1与转子冲片配合间隙是保证叠片整齐的关键，芯胎1与转子冲片配合间隙为0.05mm；

2)如图2所示，将转子冲片叠装形成转子铁芯3，采用外压装方式，为此，特殊设计专用工艺装备，在芯胎1外圆安装定位键7，定位键7与转子冲片内圆键槽配合，保证转子铁芯3垂直度；在芯胎1上先放置下压板19，然后，以转子冲片内园定位进行叠片，选择0.05mm配合间隙，即便于叠片又要保证叠片整齐程度；利用槽样棒16控制转子铁芯3槽型尺寸，叠片过程中随时进行整形，使槽型整齐，为确保转子铁芯3冲片紧度，在转子铁芯3长度叠至一半时进行一次预压，安装预压板17，将芯胎1一同起吊至立式油压机上进行加压，压力125吨，压力点作用在预压板17上，测量转子铁芯3长度，其长度不符合要求时进行增减冲片调整，继续叠片、调整，直至转子铁芯3各项质量指标如总长度、每段长度、中心偏差、波浪度均达到要求为止，步骤1)、步骤2)所述芯胎1、定位键7、控制槽型的槽样棒称为装压关键三要素，其配合间隙影响装压质量；

3)如图3所示，将芯胎1与叠装完的转子铁芯3一起放入外压胎2中，依次安装上压板4、第一螺杆6、第一螺母5，紧固第一螺母5，将转子铁芯3整体吊至立式油压机上进行加压，压力点作用在上压板4上，逐步加压至125吨，压紧紧转子铁芯3，达到要求后紧固第一螺母5，去除油压机压力，检测转子铁芯3总长度、每段长度、中心偏差、波浪度各项指标应符合文件技术要求，压力值与转子铁芯3长度、转子铁芯3紧度相关联；

4)如图3所示，将压紧后的转子铁芯3与工艺装备一起整体吊入加热炉中进行预热，达到要求参数后，吊出加热炉放置于平台上，迅速按要求力矩、按要求顺序、依次紧固第一螺母5，由于转子冲片板材厚度存在一定偏差，如果每张冲片厚度偏差0.005mm，1000张冲片累积极限偏差就有5mm，虽然转子冲片在冲制过程中采取了旋转措施，但仍然会产生1～2mm的长度偏差，在此过程中可通过分别调整第一螺母5紧固力的方法，使转子铁芯3在圆周均分4点长度趋于一致，消除转子铁芯3长度因冲片厚度不均而产生的累积偏差，同时，还需保证转子铁芯3各处紧度；

5)拆出芯胎1，检测转子铁芯3紧度及外观情况，测量转子铁芯3内孔直径尺寸及长度尺寸，做记录，并按转子铁芯3内孔直径实际尺寸配车轴11直径尺寸，达到设计要求的过盈量，按转子铁芯3长度尺寸H配加工如图5所示右端弧键14厚度尺寸，其厚度尺寸＝1/2(L-H),目的是使转子铁芯3长度H中心13位置，与轴11L长度中心位置重合，从而达到保证电机定、转子磁中心一致的目的；

6)将转子铁芯3与外压胎2一同起吊入加热炉中进行加热，达到要求温度后将转子铁芯3与外压胎2吊出加热炉，放置于地坑之上，同时，将弧键14安装于轴11键槽中固定，可通过粘接的方式；

7)如图4所示，吊轴11与转子铁芯3内孔对中，缓慢下落轴11直至弧键14落在转子铁芯3上端，迅速安装第二螺杆8，套入压板9，安装第二螺母10，并按照要求力矩、按要求顺序、依次进行紧固第二螺母10，目的是使转子铁芯3具有一定的向上提升力，消除因热胀冷缩过程中而产生的转子铁芯3与弧键14出现间隙的问题，同时也是保证转子铁芯3在冷却后紧度及避免转子压板出缝的关键措施；

8)转子铁芯3自然冷却后，与轴11由于存在过盈量而成为一体，按顺序拆除第二螺母10、压板9、第二螺杆8，吊出轴11连同转子铁芯3，与外胎2进行分离，将轴11连同转子铁芯3卧式放置于滚轮架上。

9)如图5所示，用量块测量轴11、弧键12处键槽实际尺寸，按测量值配加工弧键12厚度尺寸，并安装弧键12于轴11键槽中，焊接弧键12及弧键14，至此，完成转子铁芯装压与热套工艺过程。

如图3所示，其专用工艺装备结构由内胎1和外胎2二部分组合而成，如图2所示，内胎包括芯胎1、定位键7，外胎包括外压胎2、上压板4、第一螺母5、第一螺杆6、第二螺杆8、压板9，第二螺母10，以内胎定位1进行叠片，完成冲片的叠装，以外胎压紧保持转子铁芯3为紧固状态，达到拆除内胎1后转子铁芯3仍然保持一体，为下一步进行热套做准备，定位键7通过螺栓18固定在芯胎1外圆键槽中，起垂直定位作用，工艺流程是将芯胎1与叠装完的转子铁芯3一起放入外压胎2中，依次安装上压板4、第一螺杆6、第一螺母5，紧固第一螺母5通过上压板4将转子铁芯3压紧，如图3所示，完成转子铁芯3装压，热套轴11后，在上压板4安装第二螺杆8，再安装压板9、第二螺母10，压板9作用在轴11台阶上，紧固第二螺母10通过安装第二螺杆8将外压胎及转子铁芯3在冷却过程中，产生拉紧作用，通过以上步骤，利用此套工艺装备，完成转子铁芯3装压与热套任务。

Claims (2)

1.一种核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺方法及其工艺装备，其特征是：所述工艺方法包括以下步骤:

1)安装调整芯胎(1)并检测芯胎(1)直径尺寸及垂直度：用外径千分尺测量芯胎(1)上、中、下三处位置直径φ1、φ2、φ3，每处直径均在十字方向测量2组数据，芯胎(1)直径及圆度偏差须符合图纸技术要求；用直角尺(15)测量芯胎(1)垂直度，保持直角尺(15)底边与芯胎(1)环板平面贴合无间隙，观察直角尺(15)竖直边与芯胎(1)外圆贴合程度，并用塞尺检测直角尺(15)竖直边与芯胎(1)外圆之间的间隙，检测位置在芯胎(1)圆周均分0°、90°、180°、270°检测点，检测数据不符合要求时需要重新调整芯胎(1)，直至芯胎(1)直径及垂直度符合图纸技术要求为止；

2)将转子冲片叠装形成转子铁芯(3)：叠装采用外压装方式，在芯胎(1)外圆安装定位键(7)，定位键(7)与转子冲片内圆键槽配合，保证转子铁芯(3)垂直度；在芯胎(1)上先放置下压板(19)，然后，以转子冲片内园定位进行叠片，选择0.05mm配合间隙，即便于叠片又要保证叠片整齐程度；利用槽样棒(16)控制转子铁芯(3)槽型尺寸，叠片过程中随时进行整形，使槽型整齐，为确保转子铁芯(3)冲片紧度，在转子铁芯(3)长度叠至一半时进行一次预压，安装预压板(17)，将转子铁芯(3)、芯胎(1)一同起吊至立式油压机上进行加压，压力125吨，压力点作用在预压板(17)上，然后测量转子铁芯(3)长度，其长度不符合要求时进行增减冲片调整，继续叠片、调整，直至转子铁芯(3)各项质量指标如总长度、每段长度、中心偏差、波浪度均达到要求为止；

3)将芯胎(1)与叠装合格的转子铁芯(3)一起放入外压胎(2)中，依次安装上压板(4)、第一螺杆(6)、第一螺母(5)，紧固第一螺母(5)，将转子铁芯(3)整体吊至立式油压机上进行加压，压力点作用在上压板(4)上，逐步加压至125吨，压紧紧转子铁芯(3)，达到要求后紧固第一螺母(5)，去除油压机压力，检测转子铁芯(3)总长度、每段长度、中心偏差、波浪度各项指标应符合文件技术要求；

4)将压紧后的转子铁芯(3)与工艺装备一起整体吊入加热炉中进行预热，达到要求参数后，吊出加热炉放置于平台上，迅速按要求力矩、要求顺序依次紧固第一螺母(5)，在此过程中可通过分别调整第一螺母(5)紧固力的方法，使转子铁芯(3)在圆周均分4点长度趋于一致，消除转子铁芯(3)长度因冲片厚度不均而产生的累积偏差；

5)拆出芯胎(1)，检测转子铁芯(3)紧度及外观情况，测量转子铁芯(3)内孔直径尺寸及长度尺寸，做记录，并按转子铁芯(3)内孔直径实际尺寸配车轴(11)直径尺寸，达到设计要求的过盈量，按转子铁芯(3)长度尺寸H配加工右端弧键(14)厚度尺寸，其厚度尺寸＝1/2(L-H),目的是使转子铁芯(3)长度H中心(13)位置与轴(11)L长度中心位置重合，从而达到保证电机定、转子磁中心一致的目的；

6)将转子铁芯(3)与外压胎(2)一同起吊入加热炉中进行加热，达到要求温度后出炉，放置于地坑之上；同时，将弧键(14)安装于轴(11)键槽中固定；

7)吊轴(11)与转子铁芯(3)内孔对中，缓慢下落轴(11)直至弧键(14)落在转子铁芯(3)上端，迅速安装第二螺杆(8)，套入压板(9)，安装第二螺母(10)，并按照要求力矩、按要求顺序、依次进行紧固第二螺母(10)，目的是使转子铁芯(3)具有一定的向上提升力，消除因热胀冷缩过程中而产生的转子铁芯(3)与弧键(14)出现间隙的问题，同时也是保证转子铁芯(3)在冷却后紧度及避免转子压板出缝的关键措施；

8)转子铁芯(3)自然冷却后，与轴(11)由于存在过盈量而成为一体，按顺序拆除第二螺母(10)、压板(9)、第二螺杆(8)，吊出轴(11)连同转子铁芯(3)与外胎(2)进行分离，将轴(11)连同转子铁芯(3)卧式放置于滚轮架上；

9)用量块测量轴(11)、弧键(12)键槽实际尺寸，按测量值配加工弧键(12)厚度尺寸，并安装弧键(12)于轴(11)键槽中，焊接弧键(12)及弧键(14)，至此完成转子铁芯装压与热套工艺过程。

2.一种核电站轴封主泵电机转子铁芯装压与热套工艺装备，其特征是：主体由内胎和外胎二部分组合而成，内胎结构包括芯胎(1)、定位键(7)、螺栓(18)、槽样棒(16)和预压板(17)、下压板(19)，定位键(7)安装在芯胎(1)外圆母线方向开设的键槽中，通过螺栓(18)把合紧固在芯胎(1)上，槽样棒(16)放置在转子铁芯(3)的槽型中，预压板(17)放置在转子铁芯(3)的上面，下压板(19)放置在转子铁芯(3)的下面，外胎结构包括外压胎(2)、上压板(4)、第一螺母(5)、第一螺杆(6)、第二螺杆(8)、压板(9)，第二螺母(10)，芯胎(1)与叠装完的转子铁芯(3)置于外压胎(2)中，采用上压板(4)、第一螺杆(6)、第一螺母(5)固定，第一螺母(5)通过上压板(4)将转子铁芯(3)压紧为紧固状态，在上压板(4)上设有螺孔，用于连接第二螺杆(8)，第二螺杆(8)上端穿过压板(9)，连接第二螺母(10)，压板(9)作用在轴(11)台阶上，紧固第二螺母(10)通过第二螺杆(8)将转子铁芯(3)拉紧。

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