《装备维修技术》2021年第2期（总第182期）
托板doi:10.16648/jki.1005-2917.2021.02.016
陈元国
（中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 610000）
摘要：卡洛特水电站定子机座为Q345钢板焊接结构，定子定位筋为双鸽尾筋，材质为35CrMo型钢，整圆共120根定位筋，定位筋调整采用 “大等分弦距法”。本文对180MW大型定子定位筋现场安装工艺进行总结，以期对其他同类型电站的定位筋安装提供指导和借鉴。
关键词：定子定位筋；中心测圆架；定位筋调整、焊接。 概述
卡洛特水电站厂房内共布置4台单机容量为180MW的水轮发电机组，发电机为立轴半伞式，额定容量22
50MV A，额定转定转速100r/min，飞逸转速195r/min。定子机座分4瓣（单瓣重17.5T）到货，在现场进行组装、焊接，组装后重为70t；定子主要由定子机座、鸽尾筋（120根）、上（下）齿压板、铁芯、线圈等组成。定子机座最大外形尺寸为Φ15150×2505mm，定子铁芯内径为Φ13090×（H）1620mm。由东电供货，由中国水电七局施工。至2020年11月已完成2台机定子定位筋的安装。
图1 定位筋布置图
1. 中心测圆架安装调整
定位筋为双鸽尾筋，整圆120根，沿定子环板内圆均布，分布角为30，两根定位筋中心弦距为362.03mm，如图1所示。定位筋调整采用“大等分弦距法”，将120根定位筋划分为12等分（弦距中心距为6915mm）。用测圆架和内径千分尺测量调整定位筋半径和弦距。
测圆架结构形式如图2所示，在中间层EL391.07m高程搭设测圆架专用平台（与定子铁芯叠片平台相互独立）。调整测圆架中心位置（以机坑测定时座环的中心反点进行调整），测圆架调整完成后，调整定子机座。待定子机座方位、高程、水平、中心调整合格后进行定位筋安装。测圆架安装调整：
（1）按照图纸将中心测圆架组合成一整体，并将中心测圆架与基础进行初步固定。
（2）初步调整测圆架中心柱的中心。以机坑中心反点为基准，利用测圆架底盘调整螺钉，将定子机座
下齿压板安装螺杆孔的同心度与测圆架中心柱初调整到1mm以内。
（3）调整测圆架中心柱的垂直度。在测圆架中心柱的两个相互垂直的方向上悬挂钢琴线，要求其垂直度不应大于0.02mm/m，且最大不应超过0.05mm。
（4）测圆架中心柱垂直度合格后，再次校核测圆架与机组反点的同心度应在0.20mm以内，同时，复测机座大齿压板及环板半径；利用在转臂上放置精密水平仪（精度0.02mm/m）的方法检验中心柱转臂水平度，使水平仪的水泡在转臂处于任意回转位置时，均能保持在精度规定的范围内。
（5）利用中心测圆架转臂，重复测量圆周上任意点的半径误差不得大于0.02mm，旋转一周测头的上下跳动量不得大于0.5mm。注意：在测圆架使用前，需检查测圆架配重情况，并根据情况适度调整测圆架配重。
图2 测圆架布置图
（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。图2，测圆架布置图
（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）在每次安装节点检查前均要复测测圆柱中心垂直度，如有变化要及时查原因，重新调整合格，再作安装节点检查。
2. 定位筋安装
定位筋安装与调整的施工程序为：基准定位筋—12等分—其余小等分定位筋—托块与机座焊接及处理。定子机座共有6层环板，其中5层每层环板上均有托板固定定位筋，第一层还有一垫板，每套定子共有600块托板。定位筋调整完毕后将托块与环板焊接。
用全站仪在机座齿压板上放出定位筋安装基准线，1号基准定位筋位置为–Y偏–X方向1.50；与已钻好为安装下齿压板的拉紧螺孔位核对，在0.5mm以内方可进行安装调整。12等分定位筋编号为1、11、21、31、41、51、61、71、81、91、101、111。
2.1 1号基准定位筋安装
选择一根直线度、平面度较好的定位筋作为基准筋，用自制加工的U型夹调整工具、托块顶柱及小钢楔等工具，将1号定位筋固定在机座上，如图3所示。检查定位筋与托块径向应无间隙，托块与鸽尾筋左右侧应无间隙，托块与环板的间隙应＜0.5mm，间隙大于0.5mm时对环板进地打磨处理直至满足要求。在定位筋与机座下环板间垫2mm工艺板。基准定位筋调整方法如下：使基准筋鸽尾中心线与定子
大齿压板上的位置中心线周向偏差不大于0.5mm，调整基准定位筋中心线与安装基线重合；在基准筋侧面悬挂钢琴线，测量并调整基准筋周向、切向垂直度（偏差不大于0.05mm/m）；用内径千分尺及中心测圆架测量基准筋在各托块处的内圆半径，其绝对半径偏差在R6915（0～0.10）mm（测量半径时应加上中心柱的半径，公差可根据试焊情况调整）；调整顺序为：按环板2–4–1–5–3环的顺序调整定位筋在各环板的半径，如图4所示。用测圆架测量
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技术改造·大型水轮发电机定子机坑定位筋安装技术
定位筋径扭斜（不大于0.05mm/m），如图5所示。调整合格后用托块顶柱将托块固定并将1号定位筋的全部托块点焊在机座环板上，点焊长度约12mm，焊角高度6mm 。
图3 定位筋调整及安装固定
图4 定位筋调整和焊接顺序
图5 定位筋径向扭斜测量
选1号基准筋筋面正中间一点（此测量点应在定位筋中心线且高度方向在第2层环板的托板中心线处），
作为测圆架测量基准点，其余定位筋内径尺寸均为该基准点的相对值，用记号笔将测量基准点作明显标记，用内径千分尺测量基准点绝对尺寸。
2.2 12等分大跨距定位筋安装
基准筋点焊后，检查其轴向及周向垂直度、绝对半径偏差以及向心度，合格后，将各大等分筋安放就位。初调各大等分筋，使其鸽尾中心线与定子大齿压板上的拉紧螺杆孔位置偏差不大于0.5mm，用托块顶柱及U型专用工具将各大等分筋托板初步固定在定子机座环板上。
用中心测圆架以及内径千分尺在中间两环（2、4环）的两托块处测量并调整n=2位置处大等分筋的内径以及其与基准筋的弦距。反复调整n=2位置处大等分筋，使其达到相关要求。合格后，利用托块顶柱将n=2位置大等分筋的每层托板固定在定子机座环板上。
按上述所述方法，调整n=3、4…12位置处的大等分筋。
大等分筋调整合格后，用托块顶柱将各大等分筋托板固定在定子机座环板上，检测各大等分筋。将大等分筋托板对称点焊到定子机座每层环板上，其点焊长度约12mm，焊角高度6mm。焊后复测各项数据。使其达到以下要求：
（1）定位筋的轴向及周向垂直度偏差不大于0.05mm/m；
（2）以1#基准筋为基准的相对半径偏差±0.05mm（测量半径时应加上中心柱的半径）；
（3）大等分点上相邻两定位筋同一横切面上的弦距偏差应≤0.10mm；大等分定位筋弦距偏差≤0.15mm
（4）定位筋的向心度不应大于0.05mm。
2.3 小等分定位筋安装
将托块穿入各定位筋，每根定位筋大致放在相应位置，定位筋托块放在相应机座各环板上。每根定位筋与机座下环板间垫2mm 工艺垫板，用托块顶柱临时固定定位筋。以12等分大跨距定位筋为基准，用定位筋弦距测量专用工具，按顺时针方向逐跨进行各定位筋的安装调整。定位筋调整顺序如图4所示。
利用中心测圆架以及内径千分尺，测量并调整各定位筋的轴向及周向垂直度，使其轴向及周向垂直度偏差不大于0.05mm/m。
在中间两环（2、4环）的两托板处，分别用中心测圆架以及弦距样板反复测量并调整每一大等份区内的所有定位筋的内径以及其相互间的弦距。
调整时，每一大等份区内的同一高程位置的定子机座环板上的所有定位筋内径以及其相互间的弦距应
一次调整完毕。如每一大等份区内的最后一根定位筋与其后已点焊的大等份筋的弦距偏差超过0.15mm时，则应将差值重新均匀分配到同一大等份区内定位筋弦距中。
检查每一大等份区内定位筋托板与环板之间的接触面，间隙大于或等于0.50mm时，则必须进行修磨。
每一大等份区内定位筋调整合格后，及时将每一大等份区内的托板对称点焊到每层定子机座环板上。
调整时的注意事项：A、定位筋样板每使用一次，上下位置调换一次，以消除样板尺寸不等所产生的定位筋弦距上下偏差。B、小等分定位筋安装时，用弦距弦距测量专用工具调整最后一根定位筋时，若弦距偏差大于±0.10mm，根据偏差值大小重调相邻数根定位筋，重新调整以将偏差均分开。
并复测各尺寸。重复以上工序，进行其他11大等分定位筋的调整。
3. 定位筋的焊接
为尽量减少焊接变形量，全部采用CO2气体保护焊，用CHW–50C6φ1.2焊丝，平焊20～24V，焊接电流160～190A，仰焊16～20V，焊接电流130～160A.焊接速度100～150mm/min，气
体流量13～19L/min。托块焊脚高度16mm。
（1）校核中心测圆架的准确性，并再次用内径千分尺校核中心测圆架测头的绝对尺寸。
（2）按照图6所示，利用双头千斤顶周向固定定位筋，将定位筋周向顶牢，检查相邻定位筋弦距偏差在±0.15mm以内，然后进行施焊；托板每层焊缝焊后冷却至室温时方可拆除千斤顶。
图6 定位筋加固图
图7 托板焊缝焊层示意图
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《装备维修技术》2021年第2期（总第182期）
（3）将机座每层环板上的各托板同层径向焊缝焊完后，方可按上述方法开始进行下一层径向焊缝的焊接。为防止焊接过程中因焊接变形影响定位筋轴向及周向垂直度、绝对半径偏差以及向心度，定位筋托板与机座环板上的径向焊缝焊接注意按以下进行：焊接时，焊工可以在机座周向的对称2～4个工作面上同时施焊，相互间焊接速度应一致。半径和相邻定位筋的弦距，测量变化的趋势，合格后方可继续焊接第二层。
（4）托板与环板焊接时，其焊缝焊层如图7所示。（焊接时应5环各托板分3层焊接，先各托板焊接一层约5mm，再焊接第二、三层）
（5）按图4所示焊接序顺进行每层定位筋托板的同层焊缝。焊接时，同一托板径向采用2名焊工对称从内向外，同一托板两侧焊接速度一致，同时焊接过程中采用3层4道方式进行。
（6）单根定位筋焊接时按环板焊接先后顺序分别进行第1层（1～5环）、2、3层（1～5环）的焊接。
（7）避免焊接温度对环板变形的影响，焊接时应间隔1根筋跳焊方式进行。
（8）定位筋焊接过程中，须根据焊前各相应点位数据，尤其是偏差较大，告知焊工收缩变形量范围，以调节焊接方式及焊接量控制其焊接变形。
（9）定位筋托板全部满焊结束后，在冷态下检查和测量定位筋，应符合卡洛特验收标准要求：
①各环板处的定位筋半径偏差应在6915（0～0.5）mm以内，
相邻两定位筋，在同一高度上的半径差值应小于0.10mm。定位筋圆柱度应小于0.4mm。
②同一高度上的弦距，偏差应不大于±0.15mm。
③如超出上述各项要求，则应重新调整直至合格。
④托板焊缝不应有裂纹、气孔、夹渣及咬边等缺陷，焊角高度应为16mm，焊渣应清除干净，并对焊
缝进行100%VT，100%PT 检查。
结论
卡洛特水电站机组为中水头，大型机组，技术要求及组装难度高，东电厂家制定的验收标准高于国家标准，三峡发展为实现“将卡洛特工程建设成三峡海外版”的战略意图，组织参建各方的专家共同制定了“卡洛特机组安装质量标准”，该标准要求不低于厂标、国标，关键指标高于厂标。定位筋是定子铁芯叠装的基准，是定子组装控制重点，定位筋的验收数据庞大，1台机定位筋焊后验收数据达约3340个，定位筋的安装直接影响铁芯的圆度、垂直度及发电机空气间隙等。经过卡洛特电站两台机定子定位筋安装，其质量均满足卡洛特质量验收标准要求，并得到各方的一致好评，其成功
的工艺措施可供同类型工程借鉴。
作者简介：陈元国（1976—），男，四川金堂人，工程师，主要从事水电站机电埋件、设备安装、金属结构施工技术、质量和管理工作。
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