1000MW级汽轮发电机定子线圈模具研制

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3000r/min，50Hz，O00MW容量汽轮发电机是我国目前容量最大的火电机组，也是当今国内外汽轮发电机顶级功率、未来汽轮发电机的发展趋势1lo哈电机已生产的泰州与三百门 1000MW级机组是从日本东芝公司引进的技术，由于定子线圈是发电机的技术核心，东芝公司不提供这项技术支持，所以，以上两个机组均从东芝公司购买了定子线圈。哈电机为了能够 自主设计制造 1000MW级机组，定子线圈的设计与制造尤为重要，如果不实现这-跨越，就无法与国内外同行在这-市场领域竞争。由于 1000MW汽轮发电机组电流大、电压等级高，发电机在运行中所产生的热量较大，电动力较强 ，对定子线圈的绝缘承受高温、高电压和高机械强度的能力要求都很高，给定子线圈的设计与制造提出了较高的要求删。就是针对哈电机自主研发 1000MW汽轮发电机机组定子线圈的国产化过程，具体论述如何研制相应模具的。

2对定子线圈特点的分析1000MW汽轮发电机机组定子线圈采用水、氢、氢冷却，即定子线圈采用水内冷。上层绝缘后槽部截面尺寸为45.6mm78.4mm，下层线圈绝缘后槽部尺寸为45.6mm73.7mm。定子线圈为四排导线，空芯导线为铜管，对空芯导线的要求是既要通水又要通电。

上层线圈每排有七根空芯导线，十四根实芯导线；下层线每排有六根空芯导线，十二根实芯导线 ，因而上、下层线圈截面尺寸不同141。

1000MW定子线圈几何尺寸大，成型后的线圈总长 10800mm，铁芯槽内长度7400mm，重量200kg以上，耐压等级为27kV，是哈电机目前为止，耐压等级最高、几何尺寸最大、单支导线最重的线圈。

3对技术现状与工艺的分析哈电机自主研发的 O00MW汽轮发电机定子线圈电压等级高、防晕难度大，生产周期紧，绝缘厚度保同-电压等级，绝缘越薄，定子线圈生产的难度就越大，而且由于是哈电机首次生产，无来稿日期：2012-l1-27作者简介：谭 丽，1963-，女，辽宁沈阳人，大学本科，工程师，主要研究方向：工程训练与管理；翁 翎，1963-，女，黑龙江哈尔滨人，大学本科，工程师，主要研究方向：工程训练与管理第 9期 谭 丽等：O00MW级汽轮发电机定子线圈模具研制 253任何经验可借鉴。

由于主绝缘薄，线圈截面尺寸精度很高。槽部截面公差：宽度方向 0.5mm，高度方向0.7ram。端部截面公差：宽度方向 lmm，高度方向0.9mm。而做为模具的精度则是要高出线圈精度的-倍，即模具公差要在线圈的公差值上减半。总长近 10m的线圈，把截面公差控制在 0.4ram以内，难度前所未有。要保证线圈主绝缘厚度的均匀，在转角与升高处不能发偏，否则会在绝缘薄弱处形成击穿点，构成质量的不安全因素51。

另-个主要难点在线圈的水盒上，水盒的上、下层联接如图1所示。水盒即要通水又要通电，并且上、下层线圈的水盒在最后装配时要联接在-起。水盒要在热压模上定位焊接 ，与主绝缘固化为-体，并且要在压绝缘前时在热压模上给空芯导线划线，切除16。

在这-部分的难度主要有三个：1要克服导电面积过小的难点，由于可以用于加热通电的水盒体大部份被主绝缘包住，因而给绝缘固化通电的导电面积不够，热压模上的导电夹体要充分分析，并解决好这-难题，即要使水盒体充分定位 ，又要增加线圈的导电面积。

2要保证空芯导线能够准确的划线去头 ，保证线圈的总长符合设计要求。

3要保证上、下层水盒的平行度要求，这-点对线圈的-致性要求与几何精度要求相对较高。上、下层线圈的水盒在下线时要用夹板固定-起 ，如果线圈的几何尺寸精度达不到标准的话 ，两层线圈就会联接不上，而且线圈下线捆扎后很难有窜动的余量。

图 1水盒的上、下层联接图片Fig.1 Water BoxS Upper and Lower Connection Picture4模具的设计根据 1000MW 汽轮发电机定子线圈的试验线圈图纸的要求，对线圈的主绝缘结构、几何尺寸及精度进行了深入细致的研究后，认为进行 1000MW定子线圈的制造，要经过下料 、去丝、平直、压换位、编花、直线胶化、棱边倒角、预弯直线转角、端部成型、绝缘前导线热压、液压铲头、焊接水盒、绝缘后热压、水盒焊接、上校验模等重要工序 。为了顺利完成这些工序，必须设计相应的模具，具体内容有：实芯线、空芯线排线板；压换位工具；直线胶化工具；预弯工具；成型模；热压模；专用吊具；校验模；检验通规；水盒保护帽；导线掰手；水盒固位焊接工具；通用成型模底座；预弯模加长座等Sl。

4.1实芯线、空芯线排线板的设计用实芯线与空芯线混排的排线板设计，材料选用钢板加工至 10lm厚度，平直后，上快速线切割机加工出股线的台阶，间距为 88mm。

4.2定子线圈压换位弯工具设计定子线圈压换位弯工具，如图 2所示。压弯角度为 30。，内角R25，采用汽动压换位工具压制，为了增加强度，上、下模体都采用优质钢，并进行了热处理，为了保证压弯尺寸精度，拈用慢速线切割机进行加工。

图2定子线圈压换位弯工具Fig.2 Pressure TranspositionBending Tool of Stator Coil4.3直线胶化工具的设计1000MW汽轮发电机定子线圈由4排导线构成，线圈股线多，截面尺寸大，必须要求线圈导线胶化后股线平整，截面尺寸不超差。为了获得线圈直线部分的实验数据，在 2007年三季度先加工了部分直线线圈的模具，其中也包括了直线胶化模。模腔精度控制在 0.25mm以内，模具内腔机械加工完后，进行了表面抛光处理.以获得最佳精度。采用多头油压机进行加压固化，模具上留有测量温度的测温孔。

严 出 血、 l/ J 0i--L-r -l佾 佾图3预弯模示意图Fig.3 nstruction Chart of Pre-Bending Die预弯模示意图，如图3所示。定子线圈直线固化后，需要弯直线转角。1000MW机组定子线圈直线转角处采用的是零过渡，即线圈先抬起端部升高角，然后再转直线转角R137，汽轮机、励磁机端的转角要在同-次定位上完成 。预弯模的底座测水平这- 过程很重要，否则会直接影响到线圈的直线长度方向的尺寸精度，测完水平后要进行调节，模具的-部分探出支架外，还要确保机械 设 计 与制 造No.9Sept.2013模具的刚度。预弯模由工人手工操作，先固定住直线部分，再沿着模体抬起升高角，然后由操作者用工具弯形，形成内R137的直线转角形状。

4.5成型模的设计成型模采用凸模成型。直线部分用三点夹紧 ，即夹紧直线两端出槽 口部分与直线中间部分 ，每段夹紧长度为 500mm。首先将线圈抬人成型模 ，用 c型夹子夹紧直线部分 ，并沿成型模底面进-步修正预弯后的直线转角与升高角，接着用绝缘垫块将线圈敲靠在端胎面与定侧面上，使其端部符合渐开线走向，并用固定夹体夹紧定位∮着用 R已 ，弯制出引线 R角l101〖虑到定子线圈截面大，成型需要的力比较大，因而对已进行了加固设计，选用了比较好的材质，并进行了热处理，加焊了加强筋块。

引线转角直径 237mm，考虑到工人的劳动强度，成型芯轴需进行减重设计。

4.6专用吊具与校验模的设计由于 1000MW定子线圈直线长度长，截面尺寸大，线圈重量重，线圈卸模的难度比较大，很容易磕伤绝缘。为此设计了专用吊具，并用把活动侧铁合理分段 ，导电夹体设计成上开盖等-系列措施来保证卸模的顺利进行。专门设计了校验模具，针对没有可以应用的合适底座问题 ，设计了-套加长的校验模通用底座〖虑到了今后批量生产，成型模也可在此底座上安装。

5结束语目前，哈电机己应用这套模具成功生产了 O00MW定子线圈两台，分别用于沁北 1号与沁北 2号机组。从下线结果看 ，定子线圈的几何尺寸与电性能均达到了设计要求。尤其在第二台机组上，线圈的总长、节距、伸出长、升高值、截面尺寸等均非常好，上、下层线圈的在导电块部位对得非常齐，连接性很好 ，上、下层线圈水盒接头之间的平行度精度仪常高，-些指标已经赶上并超过国外先进水平。

哈电机在 O00MW定子线圈生产上，所有模具均为自行设计制造，即没有从国外购买模具，也没有引进国外技术。在模具设计制造过程中，采用了很多新工艺、新技术，特别是大截面线圈端部向下成型、水盒接头焊接定位 、高精度的模具截面尺寸、大截面线圈成型与热压后的-致性、解决绝缘发偏问题等都是首次应用。线圈制造难度非常大，对于模具的设计与工艺人员的要求也相当高。这些新工艺、新技术的成功应用，不仅填写了国内空白、为国家争了气，也为今后我国制造更大容量发电机奠定了基储积累了经验。