CN115864756A - 水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装及工艺，其特征在于：其工装包括放置在发电机主轴的推力头上表面的测圆柱体，以及放置在发电机下机架上表面的支撑框架，所述测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合；所述支撑框架上自上而下吊设有多根铅垂线，铅垂线的下端连接有重锤，铅垂线与测圆柱体的轴心线平行，在其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等；在其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距相等；放置在推力头上的测圆柱体上端面高于发电机定子铁芯。本发明有利于减少检修工作量和降低检修费用。

Description

水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装及工艺

技术领域：

本发明涉及一种水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装及工艺。

背景技术：

福建沙溪口水电厂总装机容量300MW，共有4台75MW轴流转桨式水轮发电机组，属大型轴流转桨式机组；水轮机型号ZZF01-LH-800，转轮直径8米，转轮叶片5张，转轮重量220吨；其属于立式全伞型结构水轮发电机组；发电机型号SF75-80/13000；转子直径Φ12.416米，定子外径Φ13.04米；发电机定、转子空气间隙为16mm，转子重量380吨，定子重量370吨，转速为75rpm；沙溪口水电厂机组具有定、转子直径大，转轮直径大，转轮、定子、转子重量重的特点，福建沙溪口水电厂水轮发电机组整体结构如图1所示。

根据技术规范，福建沙溪口水电厂水轮发电机组需要进行定期的检修，不同级别的检修，需要拆装的部件不同，其中B级检修时只要吊出发电机组的上机架、发电机转子，机组A级检修时，除吊出发电机组的上机架、发电机转子外，还需要吊出下机架、发电机主轴及推力头、水轮机主轴等，拆卸及吊装工作量较B级检修大许多，检修费用也大大增加。

在近期的一机组的B级检修时按照GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》中定子按水轮机转轮室实际中心线找正，只按照B级检修的吊出发电机组的上机架、发电机转子条件下无法满足测量的要求，需转入A级检修，针对该机组B级检修目前的检修状态，该机组在不吊出转轮体、只吊出发电机转子情况下进行发电机新定子更换调整，减小检修工作量，优化检修工艺，达到GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》各项技术要求的目的。

发明内容：

鉴于上述存在的问题，本发明提出一种水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装及工艺，有利于减少检修工作量和降低检修费用。

本发明采用以下方案实现：

本发明水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，其特征在于：包括放置在发电机主轴的推力头上表面的测圆柱体，以及放置在发电机下机架上表面的支撑框架，所述测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合；所述支撑框架上自上而下吊设有多根铅垂线，铅垂线的下端连接有重锤，铅垂线与测圆柱体的轴心线平行，在其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等；在其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距相等；放置在推力头上的测圆柱体上端面高于发电机定子铁芯。

进一步的，上述测圆柱体的周向均布设有四根的铅垂线。

进一步的，上述铅垂线为钢琴线。

进一步的，上述支撑框架包括四根立杆和垂直固定在立柱上端的矩形框，所述矩形框包括连接形成矩形的四根边条和连接在矩形两两对角的两根斜条，所述铅垂线上端连接在斜条上。

进一步的，上述测圆柱体为金属制成的圆柱体。

进一步的，上述测圆柱体的上表面和外周面固定设有若干个螺栓。

本发明水电厂发电机新定子铁芯中心调整工艺，其特征在于：

包括如下步骤：

1）固定发电机机组转动部分的轴线；

2）吊出发电机上机架和发电机转子；

3）在发电机主轴的推力头上表面放置测圆柱；

4）在发电机下机架上表面放置支撑框架和在支撑框架上自上而下吊设四根铅垂线；

5）调节四根铅垂线的位置，使其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距相等；

6）调节测圆柱在推力头上表面的位置，使测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合，同时使其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等；

7）移除支撑框架和铅垂线；

8）更换发电机新定子铁芯，并调整发电机新定子铁芯的位置，使新定子铁芯中心至测圆柱外周面的距离均相等，测量误差控制在0.05mmn以内。

进一步的，上述步骤1）中实现发电机机组转动部分轴线的固定，通过在发电机下导轴承、水轮机水导轴承处用四块导轴瓦顶紧轴领。

进一步的，上述步骤5）是通过内径千分尺测量各铅垂线与推力头的外周面间距来实现，当其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距不相等时，调节相应的铅垂线在支撑框架上的位置，直至各铅垂线与推力头的外周面间距相等；所述步骤6）是通过内径千分尺测量各铅垂线与测圆柱体的外周面的间距，当其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距不相等时，调节测圆柱体在推力头上表面的位置，直至各铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等。

进一步的，上述步骤8）是通过内径千分尺测量，在过测圆柱体的轴心线的多个立面内，新定子铁芯内侧面与测圆柱体的外周面的间距相等，当测量间距值不相等时，调节新定子铁芯的位置，直至在过测圆柱体的轴心线的多个立面内，新定子铁芯内侧面与测圆柱体的外周面的间距均相等。

本发明水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装及工艺的优点：

采用本申请的工艺，仅仅需要拆卸吊出发电机组的上机架、发电机转子，而无需拆卸发电机主轴及推力头、下机架及推力轴承、水轮机主轴等设备，大量减少检修作业的工序，减少检修作业工序超过200项，以及大大减少检修及材料费用达150万，机组B级检修、试验及材料费用为200万，而机组A级检修、试验及材料费用为350万。

附图说明：

下面结合附图对本发明进一步说明；

图1是水电厂发电机的主视剖面构造示意图；

图2是拆卸发电机上机架、转子、下导轴承后的构造示意图；

A1-受油器；A21-定子；A22-转子；A3-转轮体；A4-上机架；A5-推力头；A6-下导轴承；A7-下机架；A8-水导轴承；A9--推力轴承；A10-法兰；

图3是在图2上安装测圆柱体和支撑框架的构造示意图；

图4是图3的局部视图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明工装检测新定子的构造示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是测圆柱体的主视图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，包括放置在发电机主轴的推力头A5上表面的测圆柱体1，测圆柱体为金属制成的圆柱体，该测圆柱体的圆柱度、同轴度和上、下端面与轴心线的垂直度达到高精度标准，放置在推力头上的测圆柱体上端面高于发电机定子A21的铁芯。

在发电机下机架A7上表面放置有支撑框架2，支撑框架2包括四根立杆201和垂直固定在立柱上端的矩形框202，所述矩形框包括连接形成矩形的四根边条203和连接在矩形两两对角的两根斜条204，所述铅垂线上端连接在斜条204上，立杆201、边条203和斜条204，可以采用圆钢管、方钢管或槽钢制成。

所述支撑框架2上自上而下吊设有多根铅垂线3，铅垂线的下端连接有重锤4，铅垂线采用钢琴线，要能够保证在重锤4重力作用下保持竖直即可，重锤4是铁块或不锈钢块，铅垂线3的上端可以套设在斜条204上。

测圆柱体的安放位置有要求，即测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线要重合，为了实现测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合，第一步需确保在其中一铅垂线3与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距（图4中虚线的长度）相等；第二部需确保在其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距（图4中虚线的长度）相等。

前述的第一步可以通过内径千分尺测量各铅垂线与推力头的外周面间距来实现，当其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距不相等时，调节相应的铅垂线在支撑框架上的位置，直至各铅垂线与推力头的外周面间距相等，然后实施第二步。

前述的第二步可以通过内径千分尺测量各铅垂线与测圆柱体的外周面的间距，当其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距不相等时，调节测圆柱体在推力头上表面的位置，直至各铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等。

上述第一步和第二步在竖向方向上的测量点需要两个至三个（即如图4所示的虚线，当然越多个点位的测量有利于提高准确度），在竖向方向上的测量点需要两个至三个时，即可以保证测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合（即同轴度），在上述同轴度保证后，即可为更换新定子后的检测提供基准保证。

为了设计合理，上述测圆柱体的周向均布设有至少三根的铅垂线，当然越多根铅垂线，即有越多的检测点，也就提高检测准确性，但也增加了检测的工作量，本申请采用四根铅垂线来实施检测。

为了能够调节测圆柱体在推力头A5上表面的位置，上述测圆柱体的上表面和外周面固定设有若干个螺栓5，通过拉绳或吊绳牵拉相应螺栓，来实现测圆柱体的移动或摆动，较佳采用测圆柱上表面螺栓(2个M16)可调整垂直度，测圆柱侧面上下X、Y四个对称方向螺栓(8个M10))可调整中心度。

由于推力头A5上表面不能确保具有较佳的平面度，因此，测圆柱体可能存在倾斜，此时可在测圆柱体的下端面与推力头上表面之间的某个侧部位置塞设薄片，以实现测圆柱体摆正。

为了能够防止发电机主轴、推力头在检测时的转动，可以在推力头A5与推力轴承A9之间，或推力头A5与下机架A7之间顶紧塞设有顶块6，该顶块6可以是木块、金属块或导轴瓦等。

本发明水电厂发电机新定子铁芯中心调整工艺，

包括如下步骤：

1）固定发电机机组转动部分的轴线，可以通过顶块6顶设在推力头A5与推力轴承A9之间，或推力头A5与下机架A7之间；还可以在水轮机水导轴承处用四块导轴瓦顶紧轴领；

2）吊出发电机上机架和发电机转子，可以通过桥机吊出等；

3）在发电机主轴的推力头上表面放置测圆柱；

4）在发电机下机架上表面放置支撑框架和在支撑框架上自上而下吊设四根铅垂线；

5）调节四根铅垂线的位置，使其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距相等；

该步骤可以通过内径千分尺测量各铅垂线与推力头的外周面间距来实现，当其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，使该相应的铅垂线与推力头的外周面间距（如图4所示虚线长度）不相等时，调节相应的铅垂线在支撑框架上的位置，直至各铅垂线与推力头的外周面间距相等。

6）调节测圆柱在推力头上表面的位置，使测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合，同时使其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，使该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等；

该步骤可以通过内径千分尺测量各铅垂线与测圆柱体的外周面的间距，当其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，使该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距（如图4所示虚线长度）不相等时，调节测圆柱体在推力头上表面的位置，直至各铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等。

7）移除支撑框架和铅垂线；

8）更换发电机新定子铁芯，并调整发电机新定子铁芯的位置，使新定子铁芯中心至测圆柱外周面的距离均相等，测量误差控制在0.05mmn以内。

该步骤可以通过内径千分尺测量，在过测圆柱体的轴心线的多个立面内，使新定子铁芯内侧面与测圆柱体的外周面的间距相等，当测量间距值（如图6、7所示虚线长度）不相等时，调节新定子铁芯的位置，直至在过测圆柱体的轴心线的多个立面内，新定子铁芯内侧面与测圆柱体的外周面的间距均相等。

实施本发明工艺的准备工作：

1. 机组转动部分受力调整及轴线推中心

1)机组B级检修不吊出转轮体情况下，以水轮机转轮及发电机转子转动部分为中心，通过推力轴承受力调整合格、转动部分轴线推中心位置下进行实施；

2)调速器将水轮机转轮桨叶调整为全开位置（+20度）；

3)在发电机转子未拆除前，调整机组发电机镜板水平0.02mm/m以内，调整推力轴承12块推力瓦弹性油箱压缩量合格范围0.20mm以内；

4)利用发电机下导轴承瓦推动机组转动部分轴线调整到中心位置；

5)测量水轮机转轮五张叶片与转轮室间隙，确保各叶片与转轮室间隙不超过平均间隙值±20%；

6)测量发电机定、转子空气间隙，确保发电机定转子上、下端空气间隙不超过平均间隙值±8%（个别因圆度等方面原因的超标点可忽略）；

7)考虑水轮机轴倾斜值，在发电机上机架中心处安装机组轴线盘车装置，在发电机下导轴承处用导轴瓦固定机组转动部分轴线；

8)以平均72度为基准，将水轮机转轮叶片缓慢转动360度（包括转动至对称位置180度），分别测量转轮叶片间隙、发电机定转子空气间隙，检查各间隙符合技术要求(叶片与转轮室间隙不超过平均间隙值±20%、发电机定转子上、下端空气间隙不超过平均间隙值±8%)。

本发明具体实施及测试效果情况如下：

1.20**年9月28～30日，福建沙溪口电厂＃2机组发电机镜板水平调整合格，推力轴承12块推力瓦弹性油箱压缩量调整合格，调整机组镜板水平0.02mm/m以内，各弹性油箱的压缩量最大值与最小值的差值小于0.20mm。

2.20**年10月1～3日，＃2机组转动部分轴线推中心，测量水轮机转轮叶片与转轮室间隙，测量发电机定、转子空气间隙；调整转轮叶片与转轮室间隙、发电机定转子空气间隙至合格范围。

2.1水轮机转轮五张叶片与转轮室间隙，未超过平均间隙值±20%。

2.2发电机定转子上、下端空气间隙，未超过平均间隙值±8%。

3.以平均72度为基准，水轮机转轮叶片缓慢转动360度（包括转动至对称位置180度），分别测量转轮叶片间隙、发电机定转子空气间隙，检查各间隙合格。

4.机组转动部分轴线中心移动合格后进行固定，分别在发电机下导轴承、水轮机导轴承处用四块导轴瓦顶紧轴领，顶紧轴领时需用百分表检测位置，确保大轴没有任何移动。

5.20**年10月4日，＃2机组发电机上机架拆卸、吊出。

6.20**年10月6日，＃2机组发电机转子拆卸、吊出。

7.20**年10月8～12日，＃2机组发电机推力头上表面安装测圆柱，根据转动部分轴线中心调整测圆柱中心合格，测圆柱与机组转动部分轴线中心偏差未超过0.03mm。

8.20**年10月18日，根据测圆柱中心对＃2机组发电机旧定子铁芯中心测量，旧定子铁芯中心数据只是作为新定子铁芯中心调整参考用。

9.20**年10月19～23日，更换新定子。

10.20**年10月24～26日，＃2机组发电机新定子铁芯中心根据测圆柱中心调整合格，发电机新定子铁芯分上中下三个断面各均匀分布16点，与测圆柱中心数据偏差值小于0.30mm。

11.#2发电机转子吊入位于中心时，测量定、转子间上、下端空气间隙，各间隙与平均间隙之差未超过平均间隙值的±8%。

12.针对＃2机B级检修目前检修状态，＃2机在不吊出转轮体、只吊出发电机转子、B级检修情况下进行发电机新定子铁芯中心测量调整实施，新定子铁芯达到GB/T8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》9.5.3中b）要求规定(定子按水轮机转轮室实际中心线找正，在组装相同断面测量，各半径与平均半径之差不应超过设计空气间隙的±4%。)。

本发明实施应用达到的显著效果：

1)福建沙溪口电厂#2机组B级检修期间，＃2机发电机定子改造施工，在不吊转轮、只吊转子情况下进行发电机新定子改造铁芯中心调整工艺已成功应用于检修改造过程中，技术指标达到水轮发电机组安装技术规范（GB/T 8564-2003）9.5.3条款要求，发电机定、转子上、下端空气间隙未超过平均间隙值±8%，发电机新定子铁芯平均中心与水轮机转轮室平均中心偏差控制小于0.30mm。

2)缩短#2机组B级检修及定子改造30天工期。

3)减少检修作业重大工序15项，减少检修作业一般工序超过200项，降低检修改造作业风险。

4)为公司节约检修改造费用150万。

5)应用效果优，提高优化检修工艺，提高作业安全性，大量减小检修强度，技术指标达到安装规范要求目的。

本发明项目创新点和效果归纳：

1.发电机定子改造铁芯中心调整，只需拆卸发电机转子，不需要拆卸水轮机转轮。

2. 突破发电机定子铁芯按水轮机转轮室实际中心线找正传统工艺，解决超大内径定子铁芯中心使用钢琴线进行测量、找正技术难度和避免测量、调整误差 (测圆柱与铁芯间内径测量，钢琴线与铁芯间内径测量，测量准确度更高、更便捷)

3.通过发电机镜板调整水平、推力轴承受力调整合格，转轮叶片及定转子空气间隙调整合格，固定机组转动部分轴线。

4.创新制作测圆柱专用工具，安装于推力头上表面。

5. 以测圆柱中心来测量调整新定子铁芯中心至合格；由从根本达到水轮发电机组安装技术规范（GB/T 8564-2003）9.5.3条款技术要求(在组装相同断面测量，各半径与平均半径之差不应超过设计空气间隙的±4%，新定子铁芯中心与水轮机转轮室中心偏差值小于0.30mm。)

6.达到缩短检修改造工期，大量减少检修改造工序，降低改造检修作业风险，大量节约检修改造费用。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，其特征在于：包括放置在发电机主轴的推力头上表面的测圆柱体，以及放置在发电机下机架上表面的支撑框架，所述测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合；所述支撑框架上自上而下吊设有多根铅垂线，铅垂线的下端连接有重锤，铅垂线与测圆柱体的轴心线平行，在其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等；在其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距相等；放置在推力头上的测圆柱体上端面高于发电机定子铁芯。

2.根据权利要求1所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，其特征在于：所述测圆柱体的周向均布设有四根的铅垂线。

3.根据权利要求1或2所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，其特征在于：所述铅垂线为钢琴线。

4.根据权利要求3所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，其特征在于：所述支撑框架包括四根立杆和垂直固定在立柱上端的矩形框，所述矩形框包括连接形成矩形的四根边条和连接在矩形两对角的两根斜条，所述铅垂线上端连接在斜条上。

5.根据权利要求4所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，其特征在于：所述测圆柱体为金属制成的圆柱体。

6.根据权利要求5所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工装，其特征在于：所述测圆柱体的上表面和外周面固定设有若干个螺栓。

7.一种水电厂发电机新定子铁芯中心调整工艺，其特征在于：

包括如下步骤：

1）定发电机机组转动部分的轴线；

2）吊出发电机上机架和发电机转子；

3）在发电机主轴的推力头上表面放置测圆柱；

4） 在发电机下机架上表面放置支撑框架和在支撑框架上自上而下吊设四根铅垂线；

5）调节四根铅垂线的位置，使其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距相等；

6）调节测圆柱在推力头上表面的位置，使测圆柱体的轴心线与发电机主轴的轴心线重合，同时使其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等；

7）移除支撑框架和铅垂线；

8）更换发电机新定子铁芯，并调整发电机新定子铁芯的位置，使新定子铁芯中心至测圆柱外周面的距离均相等，测量误差控制在0.05mmn以内。

8.根据权利要求7所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工艺，其特征在于：所述步骤1）中实现发电机机组转动部分轴线的固定，通过在发电机下导轴承、水轮机水导轴承处用四块导轴瓦顶紧轴领。

9.根据权利要求7所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工艺，其特征在于：所述步骤5）是通过内径千分尺测量各铅垂线与推力头的外周面间距来实现，当其中一铅垂线与推力头的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与推力头的外周面间距不相等时，调节相应的铅垂线在支撑框架上的位置，直至各铅垂线与推力头的外周面间距相等；所述步骤6）是通过内径千分尺测量各铅垂线与测圆柱体的外周面的间距，当其中一铅垂线与测圆柱体的轴心线所形成的平面内，该相应的铅垂线与测圆柱体的外周面间距不相等时，调节测圆柱体在推力头上表面的位置，直至各铅垂线与测圆柱体的外周面间距相等。

10.根据权利要求7所述的水电厂发电机新定子铁芯中心调整工艺，其特征在于：所述步骤8）是通过内径千分尺测量，在过测圆柱体的轴心线的多个立面内，新定子铁芯内侧面与测圆柱体的外周面的间距相等，当测量间距值不相等时，调节新定子铁芯的位置，直至在过测圆柱体的轴心线的多个立面内，新定子铁芯内侧面与测圆柱体的外周面的间距均相等。

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