东方电气集团东方电机有限公司 四川德阳 618000
摘要：定子嵌线作为发电机制造过程中的一道重要工序，其优劣将直接决定机组的质量。与工厂制造过程相比，工地修理过程具有工作环境恶劣、工期紧张、操作机动性差等特点。如何克服这些困难，以保证工地修理时定子嵌线的质量，已经成为近年来发电机制造行业的首要难题。本文分析了机组在工地修理时定子嵌线遇到的典型问题，提出了相应处理措施。
关键词：大型汽轮发电机；工地修理；定子嵌线；质量控制
近年来，随着电力需求的不断下降，发电设备制造企业正面临着前所未有的困难。新建电厂越来越少，能源结构也在不断向清洁能源过渡。为了适应市场的变化，发电设备制造企业提出了“机组全生命周期监测与服务”的构想，力争抢占机组服务这个战略制高点。火电机组作为国家电力供应的主力机组，其在能源结构中所占比重仍然很大。如何提高火电机组的售后服务，特别是提高机组修理时的反应速度，在保证修理质量的前提下实现机组正常发电，已经成了发电设备制造企业亟需解决的问题。定子嵌线作为机组修理时的主要工序，其优劣将直接决定机组的修理质量。与厂内制造过程相比，工地修理过程具有很多新的特点，面临的困难也是厂内制造时无法想象的。本文通过分析机组工地修理时定子嵌线遇到的典型问题，并提出了相应的处理措施，最终保证了机组的修理质量。
一.定子嵌线工艺过程
（1）下线槽内放入槽底垫条，嵌入下层线棒，使用工具槽楔和对头木楔压型。（2）下层线棒端部绑扎、热烘固化。（3）电气试验。（4）放层间垫条、装层间绑环。（5）嵌入上层定子线棒、使用工具槽楔和对头木楔压型。（6）装配产品槽楔。（7）端部绑扎、热烘固化。（8）电气试验。
二.厂内制造与工地修理时定子嵌线的差异
1.厂内制造时定子嵌线的特点
（1）人员配置丰富。以班组为单位，分工明确、配合默契、作业效率较高。（2）作业环境好。定子嵌线高工位采用分区作业，绑绳浸胶、配置腻子、线圈下线等可独立完成，互不干扰。（3）洁净化要求高。定子嵌线作业采取封闭式管理，所有工序均需在下线净化间完成，避免多工种交叉作业，制造过程洁净化程度好（图1）。（4）辅助设备多。工装、工具等可随时取用。（5）场地宽敞。（6）机动性好，省时省力（图2），通过电动滚轮架，可将定子轴向旋转至最佳工作位置。
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图1
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图2
2.工地修理时定子嵌线的特点
（1）人员配置较分散。工地修理时，团队一般由各班组抽调人员组成，相互间默契程度较差，作业效率相对不高。（2）环境差。工地修理时，作业场地一般为临时搭建，各工种交叉作业。（3）洁净化程度较差。工地修理时，作业场地内电建、制造厂、电厂等单位相互交叉作业，无法进行封闭管理。为了保证现场的洁净化要求，制造厂一般临时搭建净化蓬（图3）。（4）辅助设备差。除了必需的工具由制造厂提供，部分工装需临时制作。（5）场地差。受限于电厂厂房布局，经常需登高、悬空作业。（6）机动性差。定子无法转动，定子嵌线过程费时费力。
三.工地修理时定子嵌线遇到的常见问题
1.定子上半部分嵌线时，层间垫条无法固定
当定子嵌线进行到上半部分时，由于无法转动定子，嵌入槽内的层间垫条受重力作用，将会下落。嵌线过程中，如果槽内某处的层间垫条掉落而未被发现，当机组运行时，由于该处线圈悬空，槽楔无法楔紧线圈。当线圈受交变电磁力作用时，将会与层间垫条间产生相对运动，进而磨损线圈的主绝缘，导致绝缘磨穿而“破压放电”。
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图3
2.定子上半部分嵌线时，层间垫条搭接
当定子嵌线进行到上半部分时，嵌入线圈后，调整线圈节距及伸出槽口距离时，由于层间垫条在槽内未被有效固定，线圈在槽内移动将会造成垫条移动，使相邻两节垫条搭接。嵌线时，如果搭接的垫条未被发现，该处槽楔将无法打入。强行打入槽楔，将会损伤线圈的主绝缘，严重时可能造成线圈折断。
3.上下层线圈端部错位
下层线圈嵌线后，节距未调整到位，造成上下层线圈端部错位。
4.层间绑环移位
上层线圈嵌线调整位置时，带动层间绑环移动，造成上层线圈与绑环接触部位“发空”而产生间隙。机组烘焙固化后，绝缘材料收缩，上层线圈与绑环接触部位的间隙将会进一步扩大，“发空”程度将更严重。机组运行时，上层线圈与层间绑环、绑绳间产生相对运动，进而磨损线圈。
5.间隔块不能有效楔紧线圈端部间隙
大型汽轮发电机运行时，由于定子绕组中电流与端部磁场的相互作用，形成以两倍工作频率变化的交变磁场力，在这种交变力的作用下，定子绕组端部将产生振动。若不采取措施，定子线棒将会互相摩擦，另外，负载突然改变或短路电流都会使定子线棒产生较大位移。为消除线棒之间移动，防止定子线棒主绝缘损坏，一般采取在定子线棒之间使用绑绳及间隔块进行固定。由于线圈端部间隙不均匀，为保证间隔块楔紧力，需用浸胶毛毡包裹间隔块后再塞入间隙。但是，机组烘焙后绝缘材料收缩，间隔块、绑绳与线圈端部将产生间隙。绑绳与间隔块的绑扎将出现松动，长期运行此工况下，线棒将磨损，进而影响机组的寿命。机组大修时经常出现线棒端部松动的现象。
四.质量控制方法
1.楔块法
为了解决定子上半部分嵌线时，层间垫条无法固定、垫条相互搭接的问题，通过分析定子嵌线的特点以及机组结构，机组工地修理时可采用三角楔块法（图4）。分析发现，层间垫条与定子下线槽的槽侧存在约0.5mm的间隙。如果在该间隙处塞入楔块，层间垫条将受到侧向的挤压力，进而与下线槽槽侧间产生静摩擦力，该摩擦力将克服层间垫条的重力。当塞入的楔块完全填满槽侧间隙时，静摩擦力将达到最大，这时层间垫条将被楔紧在槽内。这样，层间垫条无法固定以及相互搭接的问题将迎刃而解。分析可知，塞入槽侧间隙的楔块必须实配，这样才能保证间隙被完全塞满。实际操作时，选取了最大与最小两种槽侧间隙作为标准，实配楔块并塞入槽侧。由于铁芯叠片时已经保证了定子下线槽的直线度和波浪度，故下线通槽的间隙基本在0.5mm左右。因此，只需选取一种厚度楔块，便能完成通槽层间垫条楔紧操作。运用楔块法楔紧层间垫条的基础上，还采取了部分辅助措施，比如提前将层间垫条粘接在线圈表面，待胶干透后随线圈嵌线一起进入下线槽，假如楔块法失效，也能保证层间垫条可靠固定、垫条间避免搭接。
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图4
2.绑绳缠绕固定法
为了保证定子上下层线圈嵌线后，节距及线圈两端伸出槽口的长度满足图纸要求，实际操作时，线圈下线并调整好位置后，通常用工具槽楔和对头木楔将线圈直线部分固定在槽内。由于线圈端部渐开线部分“悬空”，定子上半部分下线时线圈受自重将会下落，节距将会改变。为了解决这一难题，每下一根线圈后我们均用绑绳将线圈端部相互缠绕并拉紧，通过绑绳的缠绕作用，线圈端部被连成一个整体，只要保证定子下半部分线圈的节距，定子上半部分线圈的节距将不会改变。同理，为了防止定子下线时层间绑环移位，绑环安装到位后我们也用绑绳将绑环与绝缘支架绑扎固定（图5）。
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图5
3.绑扎拉紧力量化考核法
线圈下线完成后，在端部渐开线部位加塞间隔块及绑绳绑扎的过程中，由于不同操作者的力量、经验、手感等方面的不同，间隔块与绑扎的松紧度也会有很大的不同。作为一项手工作业，这是目前无法避免的。为此，只能通过检查的方式来排除紧量未能满足要求的绑扎。目前，主要采取目视检查的方式，但是该方法只能检查绑绳的外观质量，却无法精确的衡量绑扎的紧度。为此，进行了以下两种方法的试验。
（1）针对包裹涤纶毛毡的间隔块的紧量，使用尺子直接测量涤纶毛毡在塞入线棒前后的厚度变化值；针对涤纶玻璃丝绳的绑扎紧量，使用千分尺直接测量涤纶玻璃丝绳在绑扎前后的外径尺寸变化值。但是，该方法存在以下缺陷：①由于毛毡为适型材料，其厚度不易进行测量。②涤纶玻璃丝绳的拉伸率很小，绑绳在绑扎前后外径变化不大。
（2）针对包裹涤纶毛毡的间隔块的紧量，使用弹簧秤测量刚好将间隔块拉出时的拉力值。针对涤纶玻璃丝绳的绑扎紧量，使用弹簧秤测量将涤纶玻璃丝绳刚好从线棒表面拉起时的拉力值，将绑绳的拉紧力进行量化考核。实际操作时，当线圈端部按图纸要求绑扎、端部间隙塞入间隔块后，我们按表1的要求用弹簧秤往定子内径方向拉间隔块和绑绳，如果该处绑绳和间隔块能够满足表中拉力要求，就认为该处间隔块的毛毡压缩量和绑绳绑扎质量满足设计要求。如果该处绑绳和间隔块不能承受表中设定的拉力而被拉出，则该处绑绳需重绑，间隔块需取出重包毛毡后塞入线圈端部间隙，并再次考核拉力，直到合格（图6）。
表1间隔块及绑绳拉紧力量化考核表
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图6
五.结语
随着“机组全生命周期监测与服务”构想的提出，发电设备制造企业也将更多精力投入到机组售后服务上。文章通过比较厂内制造过程与工地大修过程定子下线的特点，并详细分析了工地大修时定子下线遇到的问题以及对机组的危害，最后借助多年的修理经验提出了几种行之有效的解决方法，并成功运用于大型汽轮发电机组的修理工作上。这些经验的积累与总结，将在机组修理过程中发挥重要作用。
作者简介
钟代军（1973.10），男，汉族，重庆市铜梁县人，本科学历，东方电气集团东方电机有限公司发电机分厂工段长，主要研究方向：大型发电机定子装配制造。