摘要:水輪發(fā)電機(jī)組VPI型定子線圈為哈電公司首臺(tái)廠內(nèi)下線的水電VPI定子線圈,為波繞式結(jié)構(gòu),其額定電壓為13.8kV,由于本產(chǎn)品采用VPI少膠整浸結(jié)構(gòu)與常規(guī)水電產(chǎn)品在生產(chǎn)制造上存在差異,不能采用常規(guī)產(chǎn)品使用的成型模、熱壓模,經(jīng)研究在工具和工藝方面做出調(diào)整:采用了專門針對(duì)VPI定子線圈的成型膠化模、烘壓模具,改進(jìn)鏟頭封焊結(jié)構(gòu),以保證生產(chǎn)出符合要求的線圈。
關(guān)鍵詞:水輪發(fā)電機(jī);VPI;少膠整浸;真空壓力
真空壓力浸漆(Vacuum Pressure Immerge 簡(jiǎn)稱VPI)。VPI 技術(shù)在國外被廣泛應(yīng)用,發(fā)展到今天其設(shè)備、工藝、材料等相關(guān)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。哈電公司VPI 技術(shù)從無到有,填補(bǔ)了VPI 技術(shù)空白,通過研究對(duì)制造工藝、材料選用、模具設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行改進(jìn)和提高。
1 定子線圈制造研究?jī)?nèi)容
1.1 導(dǎo)線模具工藝改進(jìn)
(VPI 型)定子在秘魯成型膠化模的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),模具端部加裝定側(cè)鐵與活側(cè)鐵,并且側(cè)鐵長度延伸至線圈絕緣末端位置,加裝端部上壓條,長度與側(cè)鐵長度相匹配,在端部定側(cè)鐵上及活側(cè)鐵上鉆孔加裝電熱管加熱方式對(duì)端部進(jìn)行固化。
由于模具端部活側(cè)鐵引線R 位置影響導(dǎo)線成型,所以提制模具時(shí)活側(cè)鐵采用可拆裝結(jié)構(gòu),既保證不影響導(dǎo)線成型,又能在后序端部膠化和引線鏟頭時(shí)保證導(dǎo)線質(zhì)量。(圖2)
原成型膠化模以拉伸式成型模為基礎(chǔ),端部直線沒有定位,本產(chǎn)品直線長度為2200mm,在端部加壓時(shí)易造成直線變形,提前對(duì)成型膠化模進(jìn)行改進(jìn),在模具直線位置加長活側(cè)鐵及定側(cè)鐵。(圖3)
效果:端部固化更加充分,導(dǎo)線剛性得到提高,確保導(dǎo)線型線一致性,導(dǎo)線質(zhì)量明顯提高,從下線情況和電性能試驗(yàn)結(jié)果得到驗(yàn)證。
1.2 VPI 定子線圈絕緣包扎研究
相對(duì)與傳統(tǒng)多膠云母帶包扎,VPI 型定子線圈采用少膠云母帶作為線圈主絕緣,少膠帶與多膠帶不同,其單位面積膠含量比多膠云母帶低,韌性差,如包帶盤張力及轉(zhuǎn)速選擇不當(dāng)容易在云母帶包扎過程中造成少膠帶上的云母成片脫落、飛粉,影響最終的絕緣性能。線圈烘壓時(shí)端部主要使用熱縮帶進(jìn)行定型的效果與使用模具壓型的效果還是有較大差異,造成端部尺寸不均勻。
少膠云母帶與多膠云母帶包扎存在較大的差異,需要根據(jù)產(chǎn)品首件期間具體確定線圈主絕緣的包扎工藝(包扎層數(shù),包扎張力,包帶機(jī)轉(zhuǎn)速、疊包比等)。通過首件不同張力、各部位不同包扎層數(shù)的測(cè)試比對(duì),最終確定了線圈各部位少膠云母帶包扎時(shí)的包帶參數(shù)如表1:
在試驗(yàn)過程中,主絕緣包扎張力小于40N 直線會(huì)出現(xiàn)明顯打褶現(xiàn)象;為保證少膠云母帶與導(dǎo)線完全服帖,第一層云母帶需要反包,經(jīng)過試驗(yàn)反包云母帶包帶機(jī)張力確定為40N(圖4)。
2 VPI 真空壓力浸漬工藝研究
哈電公司制造的水電VPI 型定子線圈烘壓模具是以ALSTOM 烘壓模具為基礎(chǔ),自行改進(jìn)的烘壓模具。上下層各一套模具,每套模具可同時(shí)烘壓14 支線圈;一爐同時(shí)生產(chǎn)28 支線圈,生產(chǎn)效率非常高。
2.1 定子線圈真空壓力浸漬工藝參數(shù)的確定:
經(jīng)過首件多次試驗(yàn),確定線圈真空壓力浸漬的最佳工藝參數(shù):定子線圈真空壓力浸漆參數(shù)如表2:
定子線圈單面絕緣厚度為3.25mm,經(jīng)過實(shí)際檢查和電性能試驗(yàn),可以確定無溶劑浸漬漆已經(jīng)完全浸透線圈,效果良好,后續(xù)批量生產(chǎn)以此工藝參數(shù)經(jīng)過全臺(tái)制造全部合格。
2.2 VPI 定子線圈端部制造工藝的確定
傳統(tǒng)熱壓模具為直線端部一體結(jié)構(gòu),線圈端部有整體壓力保證端部截面尺寸及型線,VPI 烘壓模具線圈端部為懸空無壓力狀態(tài),需要采取措施保證線圈端部的截面尺寸及型線正確。
經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),確定最佳端部墊包方案為:線圈端部墊放一層鐵皮,鐵皮與模具搭接處墊放銅墊片,保證線圈直線末端過渡均勻,保證包扎熱縮帶時(shí)線圈端部小面與大面受力相對(duì)均勻(圖5)
2.3 VPI 定子線圈烘壓工藝確定
經(jīng)過首件試驗(yàn),確定直線加壓工藝,加壓順序?yàn)橛芍虚g壓力按順序向兩端加壓,加壓順序?yàn)椋簜?cè)壓初壓20MPa--上壓初壓40~50MPa--側(cè)壓全壓65~70MPa--上壓全壓65~70MPa,加壓完畢后需要等待20~30分鐘,待直線內(nèi)流膠完畢后直線最后補(bǔ)加一遍側(cè)壓70MPa。
烘爐采用自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控溫,升溫速度3~5℃/min,升溫至145℃±5℃后,保溫10 小時(shí)后斷電,臺(tái)車在爐內(nèi)降溫至90℃后將烘爐臺(tái)車開出,在室內(nèi)進(jìn)行降溫,線圈溫度降至60℃~70℃后進(jìn)行卸模操作。
最終(VPI 型)水輪發(fā)電機(jī)定子線圈經(jīng)過積極組織和不懈努力下試制成功并連續(xù)投產(chǎn),線棒的幾何形狀、截面尺寸和電氣性能,各項(xiàng)電性能和幾何形狀尺寸完全滿足了公司質(zhì)量?jī)?nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的要求,順利通過了定子線圈技術(shù)鑒定,定子線圈質(zhì)量水平完全達(dá)到了合同文件規(guī)定。目前兩臺(tái)定子線圈全部下線成功,取得了很好的效果。
3 結(jié)論
3.1 水輪發(fā)電機(jī)定子線圈制造成功,總結(jié)完善出一套水輪發(fā)電機(jī)VPI 定子線圈制造工藝。
3.2 水輪發(fā)電機(jī)定子線圈制造成功,對(duì)生產(chǎn)制造VPI 定子線圈工裝模具進(jìn)一步完善和改進(jìn),產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。
3.3 定子線棒多膠模壓制造水平不斷提高的同時(shí),經(jīng)過大家不懈努力,哈電公司少膠VPI 制造技術(shù)從無到有并不斷完善; 水輪發(fā)電機(jī)定子線圈在公司內(nèi)一次下線通過,創(chuàng)造了哈電公司首臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)VPI定子線棒廠內(nèi)下線成功先河。
3.4 通過VPI 定\子線圈的制造成功,使哈電公司VPI 定子線圈制造技術(shù)得到進(jìn)一步提高,取得了很好的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
3.5 通過VPI 定子線圈的制造成功,使哈電公司同時(shí)具備生產(chǎn)模壓線棒和VPI 線棒的制造能力,提升了哈電公司市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力;VPI 線棒的制造,大大提高了生產(chǎn)效率,縮短了生產(chǎn)制造周期。
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