350,MW发电机定子电屏蔽环加工及装配研究

摘 要：为了350 MW空冷汽轮发电机定子电屏蔽环生产的顺利进行，电屏蔽环极容易变形，使制造过程很困难。本文简要探讨了屏蔽环的加工及装配工艺方案。

关键词：空冷汽轮发电机 电屏蔽环的作用 铜板

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0140-01

根据国家对发电设备行业“上大压小”的调控政策实施，各个发电设备制造厂都进行了产品的升级换代，提升了产品的单机容量。南京汽轮电机（集团）有限责任公司研制了350 MW空冷汽轮发电机，并于2008年6月完成了首台350 MW空冷汽轮发电机的制造。定子在生产过程中发现屏蔽环变形量大，对后续的装配过程造成了严重的影响。为此，进行此项专题研究。

定子的电屏蔽环在大型的汽轮发电机上使用比较普遍，原理性的描述很多，可以总结为：大型汽轮发电机一般都是两级，因此线圈端部长，所以定子线圈端部存在一个比较大的旋转漏磁场。转子线圈端部也存在一个随转子旋转的漏磁场。以上两个磁场会合成一个旋转磁场，合成磁场作用到定子端部使端部各零部件附加损耗增大。附加损耗主要是合成漏磁通引起的涡流损耗。涡流损耗会引起定子端部温度升高，严重时会损坏定子端部各零部件，特别是压圈。如果压圈损坏就需要更换压圈，这样会造成整台定子都需要拆散修理，因此需要保护好定子端部的零部件，特别是压圈。定子端部漏磁通是合成漏磁场的主要成分，转子所产生的端部漏磁通相比较而言就轻微一些。因此主要考虑消除定子端部漏磁对定子端部的影响。一般的措施有以下几点。

（1）缩短端部绕组尺寸。

（2）端部零部件尽量采用非金属材料或非磁性材料。

（3）端部铁芯设计成阶梯型。

（4）端部铁芯开槽。

（5）由于端部采用阶梯铁芯后，压圈处的漏磁会增加。因此采用压圈外加电屏蔽环，利用屏蔽环内的涡流阻止漏磁进入压圈内圆，使压圈内圆的漏磁分散，防止压圈局部高温。

所以总的原理就是：为了减少漏磁对定子端部的影响，需要将端部设计成阶梯型。定子端部设计成阶梯型，就需要保护压圈，因此需要用到电屏蔽环包裹压圈或者压圈本身设计成铝压圈、铸铁等。压圈是铁芯的压紧装置，需要比较高的机械强度，所以一般生产制造厂家都选用锻钢。基本上大中型的汽轮发电机都采用了锻钢压圈，因此需要在在压圈外包裹电屏蔽环。我们350 MW空冷汽轮发电机的铁芯压圈就采用了锻钢压圈，外面包裹铜板电屏蔽环来保护。

相对于电屏蔽环的原理说明，电屏蔽环的加工和装配工艺过程的说明就很少了。在总结了小机组屏蔽环的加工工艺过程以及查阅了一些相关专业书籍之后，为了达到保护压圈的目标，350 MW空冷汽轮发电机定子电屏蔽环采用12 mm铜板加工而成。从节省成本的角度考虑，工艺过程为6块方形铜板切割成扇形然后拼焊成一个同心圆环，再上车床加工内、外圆到图纸尺寸，同时加工出固定孔以及包压圈的斜面。

这样的加工工艺过程比较简单，弱点也比较明显。最大的不足是后续的装配过程中，固定孔的位置与压圈上螺纹孔的位置相差悬殊，造成装配困难。很多时候需要将固定孔再加工，加工过程是不规则的实配加工，加工过程相当的困难，且屏蔽环的最终外表面很不美观。

为了解决问题，我们进行深入探讨与研究。装配的难点就是固定孔位置很难对准，位置不准的原因是有两点。

（1）屏蔽环变形引起的。变形的原因是因为材料的机械性强度不足，加工、运输等造成了变形。选择铜板作为屏蔽环的材料是为了满足电屏蔽效果，保护护环内圆。铜材的导电性好，但机械强度略显欠缺，加工装配、转运过程中容易变形。

（2）屏蔽环的加工是水平加工，装配时采用垂直装配。垂直装配时，由于压圈的弹性形变以及夹装过程中的夹角，造成了一定的错位。

针对具体原因，我们通盘考虑，从加工到装配整体改进。

首先是大局调整，装配方式由垂直装配改为水平装配。装配的工艺点由下线区域改为叠压区域。改进的优点明显，能够使装配状态尽量的符合加工状态，减少压圈弹性变形和夹装过程中的错位，同时也方便位置调整。缺点就是需要增加下线区的二次装配。二次装配主要是装配定子端部的其他零部件。屏蔽环基本不需要调整了。

其次是加工方式的微调。加工过程改为切割、退火、焊接、拍平、划线、预打孔、打孔、挤压、割去残料、复装等。具体工序过程有以下几方面。

（1）将毛料（方形）划扇形加工线，用焊钜切割成扇形，打磨焊接坡口。

（2）高温退火，降低铜板的硬度。

（3）将6块扇形摆放成圆环状，调整位置，焊接成整个圆环。

（4）拍平。将已经成型的屏蔽环摆放到平板上用重物压平，以减少划线的误差。

（5）划线。在平板上找到屏蔽环的中心（兼顾内外圆），按图纸要求划固定孔的位置线。

（6）屏蔽环上手工预打M12的工艺螺纹孔，螺纹孔是用来转运和起吊用的。之前的转运和起吊可以之间用钢丝绳垂直起吊和转运，拍平之就要水平起吊了。

（7）水平起吊屏蔽环去加工固定孔，孔加工过程中要去掉已经存在的M12工艺螺纹孔。

（8）用螺栓固定好屏蔽环，挤压屏蔽环加工出与压圈匹配的斜面，达到图纸要求。

（9）加工内、外圆，去除多余的残料。

（10）复装屏蔽环到压圈上。吊屏蔽环到叠压区域，屏蔽环随压圈一起叠压。叠压结束后，屏蔽环随铁芯一起吊到下线区域，装配端部零部件，完成定子装配。

结语

经过反复的讨论和细化，按上述工艺方案加工、装配出来的屏蔽环，尺寸符合图纸要求，表面清洁光滑，圆满完成了既定的研究任务，确保了生产的顺利进行。需要注意的是，电屏蔽环与压圈之间需紧密接触，确保两者之间不会有电火花。

参考文献

[1]汪耕，李希明.大型汽轮发电机设计、制造与运行[M].上海科学技术出版社，2012.

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