摘要：水輪發電機組VPI型定子線圈為哈電公司首臺廠內下線的水電VPI定子線圈，為波繞式結構，其額定電壓為13.8kV，由于本產品采用VPI少膠整浸結構與常規水電產品在生產制造上存在差異，不能采用常規產品使用的成型模、熱壓模，經研究在工具和工藝方面做出調整：采用了專門針對VPI定子線圈的成型膠化模、烘壓模具，改進鏟頭封焊結構，以保證生產出符合要求的線圈。
關鍵詞：水輪發電機；VPI；少膠整浸；真空壓力
真空壓力浸漆（Vacuum Pressure Immerge 簡稱VPI）。VPI 技術在國外被廣泛應用，發展到今天其設備、工藝、材料等相關技術已經相當成熟。哈電公司VPI 技術從無到有，填補了VPI 技術空白，通過研究對制造工藝、材料選用、模具設計等多方面進行改進和提高。
1 定子線圈制造研究內容
1.1 導線模具工藝改進
（VPI 型）定子在秘魯成型膠化模的基礎上進行改進，模具端部加裝定側鐵與活側鐵，并且側鐵長度延伸至線圈絕緣末端位置，加裝端部上壓條，長度與側鐵長度相匹配，在端部定側鐵上及活側鐵上鉆孔加裝電熱管加熱方式對端部進行固化。
由于模具端部活側鐵引線R 位置影響導線成型，所以提制模具時活側鐵采用可拆裝結構，既保證不影響導線成型，又能在后序端部膠化和引線鏟頭時保證導線質量。（圖2）
原成型膠化模以拉伸式成型模為基礎，端部直線沒有定位，本產品直線長度為2200mm，在端部加壓時易造成直線變形，提前對成型膠化模進行改進，在模具直線位置加長活側鐵及定側鐵。（圖3）
效果：端部固化更加充分，導線剛性得到提高，確保導線型線一致性，導線質量明顯提高，從下線情況和電性能試驗結果得到驗證。
1.2 VPI 定子線圈絕緣包扎研究
相對與傳統多膠云母帶包扎，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，如包帶盤張力及轉速選擇不當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。線圈烘壓時端部主要使用熱縮帶進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，需要根據產品首件期間具體確定線圈主絕緣的包扎工藝（包扎層數，包扎張力，包帶機轉速、疊包比等）。通過首件不同張力、各部位不同包扎層數的測試比對，最終確定了線圈各部位少膠云母帶包扎時的包帶參數如表1：
在試驗過程中，主絕緣包扎張力小于40N 直線會出現明顯打褶現象；為保證少膠云母帶與導線完全服帖，第一層云母帶需要反包，經過試驗反包云母帶包帶機張力確定為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，自行改進的烘壓模具。上下層各一套模具，每套模具可同時烘壓14 支線圈；一爐同時生產28 支線圈，生產效率非常高。
2.1 定子線圈真空壓力浸漬工藝參數的確定：
經過首件多次試驗，確定線圈真空壓力浸漬的最佳工藝參數：定子線圈真空壓力浸漆參數如表2：
定子線圈單面絕緣厚度為3.25mm，經過實際檢查和電性能試驗，可以確定無溶劑浸漬漆已經完全浸透線圈，效果良好，后續批量生產以此工藝參數經過全臺制造全部合格。
2.2 VPI 定子線圈端部制造工藝的確定
傳統熱壓模具為直線端部一體結構，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，需要采取措施保證線圈端部的截面尺寸及型線正確。
經過反復試驗，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，保證包扎熱縮帶時線圈端部小面與大面受力相對均勻（圖5）
2.3 VPI 定子線圈烘壓工藝確定
經過首件試驗，確定直線加壓工藝，加壓順序為由中間壓力按順序向兩端加壓，加壓順序為：側壓初壓20MPa--上壓初壓40~50MPa--側壓全壓65~70MPa--上壓全壓65~70MPa，加壓完畢后需要等待20~30分鐘，待直線內流膠完畢后直線最后補加一遍側壓70MPa。
烘爐采用自動系統進行控溫，升溫速度3~5℃/min，升溫至145℃±5℃后，保溫10 小時后斷電，臺車在爐內降溫至90℃后將烘爐臺車開出，在室內進行降溫，線圈溫度降至60℃~70℃后進行卸模操作。
最終（VPI 型）水輪發電機定子線圈經過積極組織和不懈努力下試制成功并連續投產，線棒的幾何形狀、截面尺寸和電氣性能，各項電性能和幾何形狀尺寸完全滿足了公司質量內控標準的要求，順利通過了定子線圈技術鑒定，定子線圈質量水平完全達到了合同文件規定。目前兩臺定子線圈全部下線成功，取得了很好的效果。
3 結論
3.1 水輪發電機定子線圈制造成功，總結完善出一套水輪發電機VPI 定子線圈制造工藝。
3.2 水輪發電機定子線圈制造成功，對生產制造VPI 定子線圈工裝模具進一步完善和改進，產品質量不斷提高。
3.3 定子線棒多膠模壓制造水平不斷提高的同時，經過大家不懈努力，哈電公司少膠VPI 制造技術從無到有并不斷完善； 水輪發電機定子線圈在公司內一次下線通過，創造了哈電公司首臺水輪發電機VPI定子線棒廠內下線成功先河。
3.4 通過VPI 定\子線圈的制造成功，使哈電公司VPI 定子線圈制造技術得到進一步提高，取得了很好的社會價值和經濟價值。
3.5 通過VPI 定子線圈的制造成功，使哈電公司同時具備生產模壓線棒和VPI 線棒的制造能力，提升了哈電公司市場競爭能力；VPI 線棒的制造，大大提高了生產效率，縮短了生產制造周期。
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