用于去除和替换卷绕定子芯的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发电机并且更具体地涉及用于去除和替换作为单一整体结构的卷绕 定子芯的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 发电机定子芯是涡轮机-发电机组中最大的单块组成部件。定子芯包括水平堆叠 且夹紧到一起的数千个薄钢叠片（也称作"冲片"）以形成布置在发电机框架内的柱状定子 芯。各叠片限定了中央开口并因此当层叠时轴向开口延伸穿过芯。叠片通过端部到端部地 延伸穿过芯的多个轴向贯穿螺栓被保持到一起。
[0003] 转子布置在中央开口内并通过转动的涡轮机而机械地转动。转子对电流做出响应 使得转动在定子绕组中产生电流。定子电流被供给至安装于发电机框架的多个主电引线和 中性电引线，接着通过输电和配电系统被供给至电负载。
[0004] 芯叠片或冲片在工厂被竖直地堆叠。在堆叠完成之后芯被操纵成水平定向或被保 持处于竖直定向并被加载到发电机框架内。取代堆叠的单个冲片，多个贴合的叠片（称作 "环形件"）可以被竖直地堆叠以形成芯。
[0005] 正常操作和瞬态条件期间产生的稳定状态和瞬态力把相当大的力强加在定子芯 上。这些力可以使芯几何形状扭曲、引起叠片振动并损坏芯、转子和/或框架。还有，由这 些力引起的机械疲劳可能导致发电机的过早故障。
[0006] 为避免这些影响，发电机框架被固定至诸如发电厂的地板等的稳定的支撑件，并 且定子芯被牢靠地附接至发电机框架。两种不同的附接技术和相应的附接组成部件被采用 以将芯附接至框架。
[0007] -种附接技术中使用键条（keybar)。这些长的轴向构件沿着定子芯的外周布置、 具体地在沿着外周的狭槽内。各键条的径向向内面对的表面通过几何捕获接口形状（例如 燕尾形状）被保持在狭槽内。各键条的径向向外面对的表面利用各种中间硬件组成部件被 附接至定子框架。
[0008] -种这样的中间附接组成部件包括弹性弹簧条。若干弹性弹簧条围绕框架的内表 面周向地布置，并且各弹簧条轴向上延伸穿过框架。各弹簧条的第一表面被附接至径向向 内面对的发电机框架肋并且各弹簧条的相反的第二表面被附接至键条安装块或板。键条安 装块或板被附接至键条。因此键条未直接附接至发电机框架而是通过弹簧条附接。
[0009] 各键条的端部（励磁机端和涡轮机端两者）包括用于接收螺纹螺母和垫圈的螺纹 部。螺母被拧紧以将夹紧力提供至定子芯。
[0010] 第二种常用的附接技术采用称作建筑螺栓的附接硬件。建筑螺栓是的具有通过几 何捕获接口被附接至定子芯的外周的一个表面和被焊接至多个发电机框架肋的相反表面 的长的轴向杆。各建筑螺栓在涡轮机端和励磁机端两处都包括螺纹部。
[0011] 建筑螺栓在定子铁的插入之前被安装并附接至框架肋。定子芯铁（呈也称作冲片 的单个叠片形式或称作环形件的多个贴合的叠片形式）接着被堆叠在建筑螺栓上。螺母被 拧紧以将夹紧力提供至定子芯。
[0012] 图1是现有技术的被安装在发电机框架12内的电发电机8和定子芯10的部分剖 视立体图。图1中仅图示出框架12的某些相关的组成部件。图1进一步图示出围绕芯10 的圆周布置的多个弹簧条15。各弹簧条15的第一表面通过紧固件19被附接至多个框架环 13。框架环13进而被焊接至发电机框架12的内表面。
[0013] 各弹簧条15沿芯10的轴向长度延伸。在多个轴向分布的芯部位处，各弹簧条15 的第二表面利用紧固件18被附接至键支架或键块20。各键块20横跨键条22的宽度并且 多个键块20沿着各键条22轴向地分布。
[0014] 键条22通过具有在芯10的外表面中限定的槽的几何捕获接口被用芯10固定地 捕获。键条22和芯槽的形状做成使得键条22通过诸如图示出的燕尾形状等的几何捕获特 征被捕获在槽内。紧固件7被拧紧以提供将键条22牢固固定至芯10的附加力。因此芯10 通过以几何方式被保持在芯槽内的键条22、键块20和弹簧条15的一系列联接被连接至发 电机框架。
[0015] 定子绕组（也称作定子条，但未图示）布置在绕组狭槽21内。贯穿螺栓（未示 出）轴向上延伸穿过开口 23。贯穿螺栓和配合的螺母（图1中也未图示）协作以在芯端板 和包括芯10的叠片上施加向内指向的轴向夹紧力。
[0016] 如本领域技术人员都知道的，已知用于从发电机框架上去除定子芯的几种技术和 设备。根据一种技术，首先去除转子和定子绕组。当可得到充分的空间和提升能力时（例 如在工厂或在某些现场场地），利用被联接至附接于芯的第一轴向端部的提升板的起重机 或其他吊升装置使发电机框架转动至竖直位置。接着将液压千斤顶置于支撑表面并通过框 架面竖直向上延伸以接触芯的第二轴向端部处的芯端板。通过去除紧固件18,键条22被从 弹簧条16上分离，使芯10从框架24上分离。接着启动千斤顶以施加竖直向上的力以辅助 起重机或其他吊升设备将芯竖直地从框架上去除。
[0017] 当竖直提升定子芯时，必须小心避免由于提升过程期间的意外接触而损坏芯或者 发电机框架。对于给定的定子芯的相对大的直径、轴向长度和重量及与发电机框架之间的 相对小的径向间隙，在吊升操作期间定子芯的小偏航（yaw)可能引起与框架的意外的冲 击。起重机、吊升机和类似的重型移动设备购买或租赁昂贵、要求后勤策划以使它们在需要 时现场可用并且进一步要求熟练操作的工程师。
[0018] 为了在被维持处于水平定向的情况下去除芯，转子和定子绕组被去除。在芯至框 架的附接组成部件保持在适当位置（即，键条或建筑螺栓）的情况下，单个地去除冲片（或 环形件），有效地分段同时将芯从框架内去除并拆卸下来。
[0019] 在去除芯之后，再次根据分段过程安装新的芯或翻新的芯。首先将冲片或环形件 单个地安装在键条或建筑螺栓上。安装剩余的芯铁组成部件（即，层间加载构件、贯穿螺 栓、端板和指板（是将轴向芯夹紧负载直接传递至定子冲片的钢结构，指板具有模仿冲片 的表面轮廓的表面轮廓））以完成芯。
[0020] 接着安装包括绕组线棒、绕组狭槽组成部件、平行环和端部绕组支撑结构的绕组。 该安装过程用传统方式以芯处于水平定向的状态下完成。
[0021] 如可以从该描述看出的以及如本领域技术人员已知的，定子芯的分段去除和安装 是一个耗时且劳动密集型操作。
【附图说明】
[0022] 在以下描述中结合附图来说明本发明，附图示出：
[0023] 图1图示出在发电机框架内的现有技术的定子芯。
[0024] 图2至图13图示出与用于去除和安装卷绕定子芯的方法的各步骤相关联的结构。
[0025] 图14图示出标识用于执行这里所公开的方法的步骤的流程表。
【具体实施方式】
[0026] 本发明涉及在被维持处于水平定向的情况下（即，在定子绕组处于适当位置的状 态下）用于去除和替换整个卷绕定子芯的方法和设备。没有类似过程和设备是已知的。去 除的芯被用经过翻新之后的相同的芯或用具有机械和电学上基本等同特性的新芯替换。
[0027] 根据该发明，去除和替换都在芯处于水平（近似水平或非竖直）定向的状态下得 以实现，避免了用于广阔的地板空间和重型起重机索具的需要。在芯被去除之前，只需要某 些芯组成部件的最小程度的拆卸。除了芯替换以外，芯的去除允许发电机框架内部组成部 件的维修和修理。
[0028] 本发明被描述为用于利用将芯附接至框架的弹簧条组件与发电机芯一起使用。然 而本发明的原理可以应用于其他电动机器（dynamoelectric machine)，尤其是整个芯可以 作为单件与其框架分离的那些机器。
[0029] 下面阐述去除和重新安装序列和相关联的设备。然而，指定的序列可以修改以便 于现场的要求和限制，并且本发明不限于此。
[0030] 发电机转子通过在涡轮机端（TE)和励磁机端（EE)两者处的支承块被支撑在定子 内。为了开始根据本发明的芯去除序列，将励磁机端和涡轮机端两者处的支撑块上半部去 除。在发电机操作期间，转子在支承支架内转动，支承支架包括在TE和EE两者处的上、下 半部支承支架。接着将转子和励磁机（其将电流供给至转子用于发展转子磁场）去除。
[0031] 图2图示出发电机框架24、对框架下腹部进行加固的外部肋25和框架脚部26 (框 架14的各角部处有一个）。典型地，发电机框架被悬置在布置于涡轮机舱板（图2中也未 示出）下面的凹坑（未示出）上方。框架脚部26安置在较高的涡轮机舱板上。外部肋25 横跨在近似