近期水輪發(fā)電機發(fā)電電動機 發(fā)生的設備問題事故剖析

近期水輪發(fā)電機/發(fā)電電動機

設備問題剖析主題1機組過速/甩負荷振擺惡化周寧水輪發(fā)電機瑞麗江水輪發(fā)電機2定子溫升偏高景洪水輪發(fā)電機3定子鐵心磁化試驗產(chǎn)生強烈振動和噪聲小灣水輪發(fā)電機4定子鐵心燒損寶泉發(fā)電電動機5磁極結構特點及其設計要求6磁極線圈甩出引發(fā)掃膛事故水布埡水輪發(fā)電機惠州發(fā)電電動機西龍池發(fā)電電動機結束語交流內(nèi)容1機組過速/甩負荷振擺惡化1.1周寧水輪發(fā)電機1.1.1主要技術數(shù)據(jù)SN/PN=139/125MVA/MW結構型式：上、下導，立軸懸式UN=15.75kV上機架徑向支撐結構：6個徑向千斤頂COS∮N=0.9裝機臺數(shù)：2nN=428.6r/min首臺機投運年份：2004nr=707r/min周寧發(fā)電機總裝配圖分析表明，排除機組轉(zhuǎn)動部分共振的可能性（廠家軸系穩(wěn)定性計算滿足要求）多次超速動平衡配重試驗解決無效進一步分析認為，轉(zhuǎn)速達到140%nN時上機架和定子機座系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的共振現(xiàn)象，應分析其固有頻率和振型ANSYS有限元軟件計算結果：1階固有頻率為10.158Hz機組過速達1.4nN時頻率（過速轉(zhuǎn)頻）為1.4×428.6/60=10Hz結論：機組過速產(chǎn)生強烈振動是軸系轉(zhuǎn)動激勵引發(fā)上機架和定子機座系統(tǒng)的1階模態(tài)共振造成的。振型為水平擺動。甩滿負荷時轉(zhuǎn)速上導軸擺度μm下導軸擺度μm水導軸擺度μm上機架水平振動μm定子機座水平振動μm132.3%nN64644119614036531.1.2機組甩滿負荷時各部位振擺幅值1.1.3過速產(chǎn)生強烈振動原因分析1.1.4治理方案/對策提高上機架和定子機座聯(lián)合單元的1階固有頻率要求：額定轉(zhuǎn)頻（7.143Hz）~飛逸轉(zhuǎn)頻（11.783Hz）<1階固有頻率<2倍額定轉(zhuǎn)頻（14.287Hz）。治理方案：在原有6個千斤頂正上方500mm處，增設結構相同的6個千斤頂，對應的機坑混凝土內(nèi)壁上安裝基礎鋼板。實現(xiàn)1階固有頻率目標值約為13Hz經(jīng)調(diào)保計算復核后決定：電氣和機械過速保護整定值分別由143%nN→138%nN和150nN→143nN1.1.5應用效果2臺機的治理達到了預期效果，見下表機組狀況負荷情況MW上機架水平振動μm下機架水平振動μm定子機座水平振動μm上機架垂直振動μm下機架垂直振動μm治理前122~12525~45（29~35）21~29（36~45）18~32（25~32）24~38（12~27）0~10（0~12）治理后122~12521~24（27~32）0~12（33~41）16~24（21~30）22~30（9~22）21~25（0~12）注：括號內(nèi)為2#機數(shù)據(jù)。SN/PN=118/100MVA/MW結構型式：上、下導，立軸懸式UN=13.8kV上機架徑向支撐結構：6個徑向千斤頂COS∮N=0.85裝機臺數(shù)：6nN=428.6r/min首臺機投運年份：2008nr=680r/min1.2瑞麗江水輪發(fā)電機1.2.1主要技術數(shù)據(jù)1.2.2過速產(chǎn)生強烈振動原因分析除2#機，其余機組轉(zhuǎn)速n>1.4nN產(chǎn)生強烈振動，上機架振幅高達2410μm分析表明，排除機組轉(zhuǎn)動部分共振的可能性進一步分析,認為類似周寧機組，轉(zhuǎn)速達1.40nN以上時，上機架和定子機座系統(tǒng)出現(xiàn)明顯共振現(xiàn)象ANSYS有限元軟件計算結果：1階固有頻率為10.45Hz機組過速達1.45nN時頻率為1.45×428.6/60=10.36Hz結論：機組過速產(chǎn)生強烈振動是軸系轉(zhuǎn)動激勵引發(fā)上機架和定子機座系統(tǒng)的1階模態(tài)共振造成的。振型為水平振動。1.2.3治理方案/對策

1.2.4應用效果

5臺機的治理，達到預期效果。過速n≥1.45nN時，上機架最大振幅為0.80mm2#機未作加固處理，動平衡試驗配重僅35Kg（其余機組均為150Kg~250Kg）提高上機架和定子機座聯(lián)合單元的1階固有頻率要求：7.143Hz（額定轉(zhuǎn)頻）~11.332Hz（飛逸轉(zhuǎn)頻）<1階固有頻率<14.287Hz(2倍額定轉(zhuǎn)頻)治理方案：在原有6個千斤頂上方350mm處，增設結構相同的6個千斤頂，且下機架基礎板與支臂立筋各增焊2個立筋。實現(xiàn)1階固有頻率目標值12.8Hz高速（nN>375r/min）大容量機組應講究機組對中、盤車找擺度動平衡試驗應精細、準確、配重科學、合理。應在n=（1.1~1.2）nN工況配重試驗。瑞麗江2#機經(jīng)驗可取。堅持上機架傳力設計三要素（上導軸承處剛度足夠、滿足事況工況下機組穩(wěn)定要求、科學合理選擇徑向支撐結構）。不要輕易提出全部徑向力轉(zhuǎn)換為切向力的支撐結構。結構型式選擇對振動的影響——懸式結構的定子及上機架系統(tǒng)的固有頻率較半傘式的低，相對易引發(fā)過速振動——半傘式機組現(xiàn)場軸線對中、盤車易達標——性能指標，維護檢修、安裝高程等應全面衡量探討招標文件技術規(guī)范提出相關補充要求/說明必要性1.2.5經(jīng)驗/啟示2定子溫升偏高2.1景洪水輪發(fā)電機

2.1.1主要技術數(shù)據(jù)SN/PN=389/350MVA/MWDi=18130mmUN=18kVLt=1800mmCOS∮N=0.9結構型式：上、下導，立軸半傘式nN=75r/min上機架徑向支撐結構：八卦多邊形切向支撐nr=150r/min裝機臺數(shù)：5首臺機投運日期：2008.6.192.1.2投投運后后、通風改造造前定子溫升升景洪發(fā)電機自自投運后，存存在定子溫升升偏高現(xiàn)象，，具體如下：：※鐵心最最高溫度=74.2℃※鐵心最最高溫升=34.2K※線圈測測點溫度=121.6℃※線圈測測點溫升=81.6K※線圈最最高溫度=138.9℃※線圈最最高溫升=98.9K2.1.3通通風改改造后定子溫溫升期望通過下述述改進措施降降低定子線圈圈溫升主要改進措施施（共12種種措施）——在轉(zhuǎn)子子支架上裝設設擋風圈（1#~5#機）——在轉(zhuǎn)子子磁軛上裝設設導風葉（1#~5#機）——轉(zhuǎn)子下下進風洞尺寸寸封堵500mm（2#、4#機）——轉(zhuǎn)子支支架間裝設隔隔板（2#、4#機）——定子鐵鐵心增長20mm（1#、2#機）——定子線線棒上、下端端部裝設磁環(huán)環(huán)片（4#機）——改變定定子線棒換位位長度（2#機）——上、下下端部進風口口處裝設擋風風圈等（1#~5#機）5臺機通風試試驗數(shù)據(jù)如下下：機組號1#2#3#4#5#通風狀況不正常正常不正常正常正?？傦L量m3/s211.5252200215.9234.7上端風量m3/s323.3158.1306.6137.85143.4下端風量m3/s-111.893.9-106.678.0591.3風量分配6.3︰3.76.4︰3.66.1︰3.9推算至P=PN定子線圈溫升升機組號1#2#3#4#5#最高溫升k90.6103.894.499.7105.6平均溫升k76.686.68287.375.5小結：采取12種改進措措施，雖使定定子溫升得到到一定改善，，但線圈溫升升與同類機組組相比仍顯偏高。治治標而未治本本。2.1.4定定子溫溫升偏高原因因分析通風不善——漏風嚴嚴重，線棒端端部風速過低低，導致絕緣緣盒溫度過高高而燒裂（通通過改造后，，已解決）——上、下下部風路循環(huán)環(huán)不正常（如如1#、3#機）線棒股線尺寸寸選擇不當——上、下下層線棒股線線數(shù)：38/34×(2.8×10.6),電密=2.817/3.145A/mm2——電密及熱負荷荷并不太高，，但大容量導導致大電流，，需增加股線線數(shù)，增加用用銅量——寬而厚厚（2.8×10.6）的股線導致致股線換位難難（Lt=1800mm）與用銅銅量增加的矛矛盾，最終引發(fā)附加渦渦流損耗大、、線圈溫升高高（計算值為為74.8K）——計算表表明：景洪發(fā)發(fā)電機定子線線棒平均渦流流系數(shù)分別比比同容量等級級的公伯峽、、水布埡、漫漫灣高出61%、32%、、74%換位不良——實測表表明，同槽線線棒軸向溫差差大，約達30K——換位角角度需改善槽形高、寬比比小，散熱能能力差——按經(jīng)驗驗：hs/bs=5.5~8.5——景洪發(fā)發(fā)電機：hs/bs=4.89偏小，線線棒熱量難以以通過鐵心散散出2.1.5治治理方方案/對策原定子鐵心全全部運回工廠廠擴槽、更換換上、下層線線棒——槽深由由149mm→171mm，上、下層線線棒股數(shù)：56/46××(2.36×11.2),電密密：2.152/2.62A/mm2——鐵心內(nèi)徑徑由18160mm→18166mm（單邊增大3mm）——上、下鐵鐵心端部與齒齒壓板間增設設風路，冷卻卻鐵心端部、、壓指和壓板板損耗及溫升計計算對比——線棒損耗耗由1267.5kW→970kW(下降24%)——線棒溫升升（RTD））降低約19.7℃溫度/溫升溫度℃溫升K部位鐵心最高溫度線圈溫度鐵心最高溫升線圈溫升原方案74.2121.634.281.6治理方案72.5101.932.561.9主要電氣參數(shù)數(shù)得到改善，，欠勵進相運運行穩(wěn)定性提提高2.1.6經(jīng)經(jīng)驗/啟示高度重視電磁磁方案優(yōu)化選選擇——科學合理理選擇鐵心內(nèi)內(nèi)徑、長度（（GD2、溫升、效率率等）——與性能能（電氣參數(shù)數(shù)）、發(fā)熱（（溫升）及穩(wěn)穩(wěn)定有關尺寸寸的合理匹配配和優(yōu)化（hs/bs，，a’×b’等）——計算值值與保證值的的巧妙控制（（溫升、Xd′、Xd″等）確保通風系統(tǒng)統(tǒng)的設計方案案與實際運行行相符定子鐵心磁化化試驗產(chǎn)生強強烈振動和噪噪聲3.1小小灣水輪發(fā)電電機3.1.1主主要技術術數(shù)據(jù)SN/PN=778/700MVA/MWDi/Lt=11600/3650mmUN=18kV結構型式：上上、下導，立立軸半傘式COS∮N=0.9上機架徑向支支撐結構：斜斜支臂徑、切切向支撐nN=150r/min裝機臺數(shù)：6nr=290r/min首臺機投運年年份：20093.1.2鐵心磁化試驗驗狀況現(xiàn)場磁化試驗驗過程產(chǎn)生強強烈振動和噪噪聲，鐵心和和機座最大振振幅值超過儀儀表量程范圍圍定位筋與托塊塊及托塊與機機座連接焊縫縫振裂分別采用定子子吊具或上機機架以及拉筋筋軸向固定/和或徑向固固定機座均無無效測試數(shù)據(jù)匯總總序號測試項目1#2#1磁通密度T1.0921.0922最高溫升K12.517.63最大溫差K3.46.74鐵心平均單位損耗W/kg1.4321.83795噪聲dB(A)126.2132.26硅鋼片50H250（日本）50A250（韓國）3.1.3振動和噪聲異異常原因分析析階次螺桿無預緊力的固有頻率螺桿有預緊力的固有頻率18.64028.6403258342583553131653131797190897190916526710165267分析表明，排排除鐵心穿心心螺桿產(chǎn)生共共振的可能性性單位：Hz——計算顯顯示，機座的的固有頻率遠遠高于電網(wǎng)頻頻率——計算顯顯示，鐵心的的“0”節(jié)點點固有頻率與與電網(wǎng)倍頻接接近階次固有頻率Hz振型4節(jié)點93圖16節(jié)點97圖2水平晃動100圖3“0”節(jié)點104圖4磁化試驗工況況，機座與鐵鐵心可視為兩兩個獨立的圓圓環(huán)，應分別別計算其固有有頻率圖1鐵鐵心4節(jié)節(jié)點振振型圖2鐵鐵心6節(jié)點振振型圖3水水平晃晃動振型型圖4鐵鐵心“0”節(jié)點點振型——1#機現(xiàn)場機座實實測頻率：215、225、236、249Hz等，，遠高于100Hz——1#機現(xiàn)場鐵心實實測頻率：107、188、216Hz等等，與“0””節(jié)點的計算算值接近——1#、2#機鐵心心磁化化試驗驗鐵心心的““0”節(jié)節(jié)點點固有有頻率率與電電網(wǎng)倍倍頻（（100Hz）接接近，，產(chǎn)生““呼呼吸型型”共共振振——鐵鐵心心最高高溫升升、最最大溫溫差符符合GB/T20835規(guī)規(guī)定（（Tmax≤25K、△T≤15K），強烈振振動導導致鐵鐵心背背部疊疊片短短路是是2#機鐵心心比損損耗偏偏大、、溫升升偏高高主要要原因因結論論3.1.4治理方方案/對策策采用ALSTOM建建議的的低磁磁通測測量法法——電電源：：220V/10A——環(huán)環(huán)形勵勵磁，，磁感感應強強度：：0.03T~0.2T——測測量原原理：：低感感應法法測量量漏磁磁通，，可反反映鐵鐵心長長度為為3.5mm至10mm之間間短路路點的感感應電電壓幅幅值和和相位位——檢檢驗標標準：：測點點損耗耗低于于15W不必必治理理，超超過15W應應處理理——GB/T20835高高磁磁通與與低磁磁通（（DIRISLOWINDUCTIONTEST）鐵鐵損試試驗方方法特點比比較采用改改變勵勵磁電電源頻頻率測測量法法——變變頻器器參數(shù)數(shù)容量：：3000KVA輸輸出出額定定電壓壓：10KV輸出額額定頻頻率：：0~50Hz冷冷卻方方式：：水冷冷基于GB/T20835，，采用用降低低磁密密的測測量方方法——試試驗磁磁通密密度由由1.092T→→0.588/0.551T,以降降低鐵鐵心振振動和和噪聲聲——3#、4#機鐵心心磁化化試驗驗數(shù)據(jù)據(jù)如下下：磁通密密度：：0.588/0.551T最最高高溫升升：6.4/5K最大溫溫差：：2.2/7.9K鐵鐵心心比損損耗：：1.591/1.660W/kg3.1.5經(jīng)經(jīng)驗/啟啟示示堅持執(zhí)執(zhí)行GB/T20835的的必要要性：：全面面、真真實、、有可可比性性探討招招標文文件技技術規(guī)規(guī)范提提出相相關補補充要要求/說明明必要要性4定定子子鐵心心燒損損4.1寶寶泉泉4#發(fā)電/電動動機4.1.1主主要要技術術數(shù)據(jù)據(jù)SN/PN=334/300MVA/MW結構型型式：：上、、下導導，立立軸懸懸式UN=18kV上機架架徑向向支撐撐結構構：斜斜支臂臂徑、、切向向支撐撐COS∮N=0.9/0.95裝機臺臺數(shù)：：4nN=500r/min首臺機機投運運年份份：2009Di/Lt=4670/2930mm2009.10.23抽抽水水調(diào)相相工況況并網(wǎng)網(wǎng)，未未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)異常常10月月27日空空載開開路試試驗，，升壓壓至22.5kV發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有異異味和和火光光，緊緊急停停機檢檢查發(fā)現(xiàn)31#穿心螺螺桿有有燒灼灼熔化化現(xiàn)象象。機機座5層環(huán)環(huán)板上上均有有散落落熔渣渣，以以下面面2層層居多多下端與與鴿尾尾筋接接觸的的部分分沖片片也燒燒損事故發(fā)發(fā)生后后測試試穿心心螺桿桿絕緣緣電阻阻值，，有19根根（共共57根））接地地監(jiān)控顯顯示，，147#槽鐵心心溫度度測量量值偏偏高，，達116℃（（報警警溫度度120℃℃）4.1.2鐵鐵心燒燒損事事故發(fā)發(fā)生情情況計算表表明，，1.25UN=22.5kV穿穿心螺螺桿感感應電電勢為為346V，，不足足以構構成擊擊穿電電壓，，形成成短短路路絕緣緣套套管管和和絕絕緣緣墊墊圈圈檢檢測測顯顯示示，，表表面面電電阻阻值值分分別別為為3.5××106MΩΩ和4.5××106MΩ，絕緣緣性性能能正正常常熔渣渣成成分分化化學學分分析析說說明明均均屬屬于于沖沖片片、、穿穿心心螺螺桿桿及及通通風風槽槽鋼鋼的的基基本本元元素素穿心心螺螺桿桿表表面面未未涂涂防防銹銹漆漆2009年年12月月9日日專專家家咨咨詢詢會會認認為為———鐵鐵心心拉拉緊緊螺螺桿桿絕絕緣緣結結構構存存在在缺缺陷陷，，運運行行中中極極易易受受到到污污染染，，小小顆顆粒粒異異物物進進入入環(huán)環(huán)形槽槽內(nèi)內(nèi)是是拉拉緊緊螺螺桿桿產(chǎn)產(chǎn)生生接接地地的的隱隱患患———鐵鐵心心燒燒損損原原因因目目前前還還很很難難做做出出最最終終結結論論4.1.3鐵鐵心心燒燒損損事事故故原原因因分分析析專家家咨咨詢詢會會議議決決定定對對定定子子進進行行解解體體，，進進一一步步查查明明原原因因，，研研究究落落實實更更為為可可靠靠的的措措施施對1#、2#、3#機采采取取如如下下措措施施———對對3臺臺機機穿穿心心螺螺桿桿絕絕緣緣電電阻阻檢檢測測發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，，分分別別有有3根根、、9根根和和1根根螺螺桿桿接接地地———采采取取輕輕微微擊擊打打、、拉拉伸伸、、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動及及吹吹掃掃等等方方法法處處理理，，絕絕緣緣值值恢恢復復正正常?！狝LSTOM要要求求每每6個個月月清清掃掃一一次次，，寶寶泉泉公公司司計計劃劃每每2個個月月清清掃掃一一次次2010.2.9會會議議認認為為———4#機事事故故是是設設備備質(zhì)質(zhì)量量不不佳佳造造成成的的———更更換換全全部部定定子子沖沖片片———穿穿心心螺螺桿桿絕絕緣緣結結構構待待試試驗驗分分析析后后再再確確定定4.1.4治治理理方方案案/對對策策“杠杠桿桿式式””螺螺桿桿及及穿穿心心螺螺桿桿壓壓緊緊系系統(tǒng)統(tǒng)特特點點及及應應用用業(yè)業(yè)績績———““杠桿桿式式”螺螺桿桿壓壓緊緊系系統(tǒng)統(tǒng)：：2000年年前前幾幾乎乎全全部部大大、、中中、、小小容容量量水水輪輪發(fā)發(fā)電電機機均均采采用用此系系統(tǒng)統(tǒng)，，其其特特點點見見圖圖54.1.5經(jīng)經(jīng)驗驗/啟啟示示圖5典典型型““杠杠桿桿式式””螺螺桿桿壓壓緊緊系系統(tǒng)統(tǒng)———穿穿心心螺螺桿桿壓壓緊緊系系統(tǒng)統(tǒng)：：2000年年后后至至今今約約有有125臺臺套套大大、、中中、、小小容容量量水水輪輪發(fā)發(fā)電電機機采采用用，，其其特特點點見見圖圖6圖6典典型型穿心螺螺桿壓緊緊系統(tǒng)穿心螺桿桿結構改改進和完完善——采用用高強度度耐高溫溫的絕緣緣烤漆穿穿心螺桿桿——鐵心心孔內(nèi)壁壁噴涂絕絕緣漆——對拉拉緊螺桿桿定期清清掃及內(nèi)內(nèi)窺鏡檢檢測——絕緣緣墊和套套管結構構完善和和改進，，參見圖圖7、圖圖8圖7小小浪底底水輪發(fā)發(fā)電機穿穿心螺桿桿結構圖8三三峽峽右岸全全空冷水水輪發(fā)電電機穿心心螺桿結結構5水水輪發(fā)電電機磁極極結構特特點及其其設計要要求5.1結結構構特點常規(guī)磁極極——極靴靴與極身身的夾角角為直角角，極身身兩側面面平行，，線圈平平行放置置——機組組正常運運行時，，線圈在在離心力力作用下下會產(chǎn)生生側向力力Fh(見圖9)——在熱熱和機械械應力共共同作用用下，當當應力和和/或變變形超過過允許值值時，線線圈將產(chǎn)產(chǎn)生損壞壞——要求求在磁極極之間裝裝設撐塊塊/圍帶帶——適用用于中、、低速機機組圖9常常規(guī)磁極極示意弧形磁極極——極靴靴與極身身的夾角角小于90°，極身的兩兩側面平平行——相對對常規(guī)磁磁極，弧弧形磁極極對線圈圈的支撐撐要牢固固些——機組組正常運運行時，，在離心心力作用用下，線線圈還會會產(chǎn)生相相對較小小的側向向力Fh(見圖10)——在熱熱和機械械應力共共同作用用下，當當應力和和/或變變形超過過允許值值時，線線圈同樣樣產(chǎn)生損損壞——要求求在磁極極之間裝裝設撐塊塊/圍帶帶——適用用于轉(zhuǎn)速速較高（（nN≥250r/min））機組，，見下表表圖10弧弧形磁磁極示意意序號電站名稱容量/功率電壓KV功率因數(shù)轉(zhuǎn)速r/min裝機臺數(shù)首臺機投運年份備注發(fā)電機MVA電動機MW發(fā)電機電動機1惠州/寶泉334/360300/330180.90.955008/42008弧形磁極2白蓮河334300/32515.750.90.97525042008弧形磁極3蒲石河334300/322180.90.98333.342010弧形磁極4黑麋峰334300/325180.90.97530042009弧形磁極5呼和浩特334300/320180.90.97550042012弧形磁極6響水澗278277.1515.750.90.9825042012弧形磁極向心磁極極——極靴靴與極身身的夾角角為直角角，極身身兩側面面不平行行——線圈圈的離心心力方向向垂直于于極靴底底面、平平行于極極身的側側面（見見圖11）——機組組正常運運行時，，線圈不不產(chǎn)生側側向力。。銅排、、絕緣、、絕緣托板之間也無無側向滑移，不不會對線線圈產(chǎn)生生破壞——適用用于高速速（nN≥400r/min））機組，，見下表表圖11向向心心磁極示示意序號電站名稱容量/功率電壓KV功率因數(shù)轉(zhuǎn)速r/min裝機臺數(shù)首臺機投運年份備注發(fā)電機MVA電動機MW發(fā)電機電動機1十三陵22221813.80.91.050041995哈電分包3#、4#機向心磁極等關鍵部套2大七孔1910.50.851000320003周寧12515.750.9428.6220054回龍66.6766.6710.50.91.0750220055瑞麗江10013.80.85428.662006裝設在緬甸，已全部并網(wǎng)發(fā)電5.2設設計要求求線圈與極極靴接觸觸尺寸匹匹配合理理——一一般極靴靴支撐面面寬度︰銅排寬度度=2︰3（見圖圖12））——保證證在額定定、甩負負荷、飛飛逸工況況，線圈圈重心的的離心力力支線在在熱應力力、離心心力、慣性力等等共同作作用下不不會偏離離極靴位位置，實實現(xiàn)磁極極整體穩(wěn)穩(wěn)定、可可靠圖12向向心心磁極示示意線圈具有有良好的的整體剛剛度——合理理選擇銅銅排尺寸寸——精確確設計/制造模模具、科科學選擇擇成型工工藝（扁扁繞/焊接接）——優(yōu)化化制造工工藝參數(shù)數(shù)（溫度度、電流流、壓力力、保壓壓時間等等），確確保不開開匝——嚴格格控制制制造、裝裝配尺寸寸和質(zhì)量量必須全面面分析計計算——計算算工況：：額定、、甩負荷荷、飛逸逸——綜合合作用力力：離心心力、熱熱應力、、慣性力力——有限限元程序序計算額額定和飛飛逸工況況磁極沖沖片應力力分布及及徑向位位移——線圈圈的綜合合應力——線圈圈的綜合合變形增設極間間撐塊/圍帶的的判據(jù)——線圈圈銅排綜綜合計算算應力（（不計匝匝間摩擦擦力）≥≥60/105MPa（（銅線抗抗拉屈服服強度））——線圈圈銅排的的綜合側側向變形形：無明明確規(guī)定定——應力力和變形形應綜合合考慮，，缺一不不可——考慮慮制造、、裝配公公差，安安裝偏差差及計算算誤差，，即使線線圈側向向變形滿滿足要求求，應裝設至少1個個撐塊/圍帶帶，保證絕對對安全可靠——撐塊/圍圍帶結構牢靠靠，便于拆裝裝，工具適用用——典型機組組撐塊/圍圍帶設置情情況見下表序號電站名稱PNMWnNr/minDimm撐塊/圍帶備注1江坪河225187.580002個撐塊東芝水電2功果橋22593.7513800無東芝水電3思林25093.7514200無4萬家5小浪底30010712790無6劉家峽225/25012579601個圍帶7三板溪250166.792701個撐塊8小灣700150116003個撐塊9雙溝140187.58190無10百色135166.783601個撐塊11水布埡46015011020無（常規(guī)磁極）事故后增設2個撐塊12惠州3005004670無（弧形磁極）事故后增設2個撐塊13西龍池3005004800無（向心磁極）事故后增設3個撐塊典型機組磁極極撐塊/圍圍帶設置情情況統(tǒng)計磁極T尾應力力和變形有限限元分析計算算磁極線圈溫升升有限元分析析計算磁極線圈應力力和變形有限限元分析計算算5.3探探討提出下下述技術條款款要求必要性性磁極線圈甩出出引發(fā)掃膛事事故6.1水布埡水輪發(fā)發(fā)電機6.1.1主主要技術術數(shù)據(jù)SN/Smax=444.4/511.1MVADi=11020mmPN/Pmax=400/460MWLt=2820mmUN=20kV結構型式：上上、下導，立立軸半傘式COS∮N=0.9上機架徑向支支撐結構：八八卦多邊形切切向支撐nN=150r/min裝機臺數(shù)：：4nr=295r/min首臺機投運運年份：20076.1.2磁極線圈甩甩出事故過過程分析1#機發(fā)生事故故前已完成成全部調(diào)試試項目，包包括過速、、甩負荷等等、并投入入商業(yè)運行約4個月2007年7月25日發(fā)生掃膛膛事故——首先靠磁軛軛側的絕緣緣托板斷裂甩出——緊接著磁極極線圈甩出出，造成背背風面銅排排與定子鐵鐵心高速旋旋轉(zhuǎn)摩擦，，并伴有氣味和煙煙霧——緊急停機檢檢查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)下?lián)躏L板板有磨掉的的鐵屑和銅銅屑——拔磁極檢查查，發(fā)現(xiàn)鐵鐵心表面有有大量磨損損麻坑和燒燒灼缺陷，，通風溝及及線槽內(nèi)覆蓋大量量銅末——線圈未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)損壞6.2惠惠州發(fā)發(fā)電電動機機6.2.1主要要技術數(shù)據(jù)據(jù)SN/Smax=334/360MVADi=4670mmPN/Pmax=300/330MWLt=2930mmUN=18kV結構型式：：上、下導導，立軸懸懸式COS∮N=0.9/0.95上機架徑向向支撐結構構：斜支臂臂徑、切向向支撐nN=500r/min裝機臺數(shù)：：8nr=725r/min首臺機投運運年份：20096.1.5經(jīng)經(jīng)驗/啟示示應綜合考核核磁極線圈圈應力和變變形，缺一一不可盡量采用整整體熱壓或或加工成型型的高強度度絕緣托板板6.2.2磁磁極線圈甩甩出事故過過程分析1#機組于2008年10月10日10︰10開始水水輪機工況況滿負荷溫溫升試驗試驗進行2h后于12︰46︰07，1#機組發(fā)出巨巨大爆炸聲聲瞬間觀察到到的情況——機組跳跳閘并過速速轉(zhuǎn)動——巨大金金屬碰撞聲聲——電刷和和上蓋板內(nèi)內(nèi)有火星（（上蓋板被被頂起、蓋蓋板間密封封膠條被擠擠出）——廠房內(nèi)內(nèi)有煙霧——發(fā)電機機機坑門及及鉸鏈被撞撞開——火球從從下導出來來并彌漫水水輪機機坑坑——下導瓦瓦散落在水水輪機層，，油槽被撞撞成兩部分分，并懸掛掛在發(fā)電機機下部——水輪機機地面上全全部是油事故調(diào)查——10#磁極靠氣隙隙處絕緣托托板寬度中中間被壓斷斷——無支撐撐的線圈擺擺動加劇、、失去穩(wěn)定定性，直至至兩側銅排排甩出導致致掃膛——氣隙內(nèi)內(nèi)約1300kg的線圈圈擠壓產(chǎn)生生巨大的扭扭轉(zhuǎn)力，導導致機組周周速由V=165m/s→→0耗時僅45s——嚴重的的機械失衡衡導致軸承承和主軸扭扭曲，下導導軸承部件件（如導瓦瓦、油槽、、緊固螺栓栓）被撕裂/壓壓碎，并掉掉落水輪機機機坑里——電氣短短路/金屬屬部件摩擦擦引起的大大火點燃了了油槽內(nèi)的的油霧，火火球在水輪輪機機坑擴擴散——定子機機座斜支臂臂上端反方方向扭曲、、上機架產(chǎn)產(chǎn)生永久變變形——下機架架向旋轉(zhuǎn)方方向反方向向轉(zhuǎn)動——定子鐵鐵心被轉(zhuǎn)子子掃膛、完完全損壞，，定子線圈圈也遭破壞壞6.2.3磁磁極線圈甩甩出事故原原因分析分析認為，，在受擠壓壓狀態(tài)下接接觸壓力超超過材料的的實際機械械性能，導導致10#磁極絕緣托托板被壓碎碎斷裂，線線圈變形過過大直至甩甩出離心力的反反復作用及及磁極的擺擺動，絕緣緣托板外緣緣及受力面面已有裂痕痕，受損相相當嚴重、、并導致其其解體破裂裂絕緣托板材材料復試表表明，抗壓壓強度約為為100MPa。。按IEC標準準規(guī)定，其其抗壓指標標應為350MPa計算顯示，，額定及飛飛逸工況線線圈變形分分別為2.2/1.3mm和5.3/3.1mm，，接觸壓力力為50/38MPa和和120/90MPa(分母為同同類型/同同結構機組組計算數(shù)據(jù)據(jù))絕緣托板材材質(zhì)缺陷及及線圈變形形偏大，綜綜合作用導導致故障發(fā)發(fā)生6.2.4治治理方案/對策采用環(huán)氧玻玻璃布板制制造絕緣托托板（代替替模壓制作作），并通通過試驗驗驗證設計的的有效性取消絕緣托托板上的通通風道，以以提高抗壓壓強度磁極之間裝裝設2個撐撐塊除個別零件件（如磁極極壓板等））保留，其其余全部更更換6.2.5經(jīng)經(jīng)驗/啟示示弧形磁極不不裝設極間間撐塊/圍圍帶是不可可取的絕緣托板應應采用環(huán)氧氧玻璃布板板加工或同同等抗壓強強度的材質(zhì)質(zhì)模壓成型型6.3西西龍池池發(fā)電電動動機6.3.1主要要技術數(shù)據(jù)據(jù)SN=334MVADi=4800mmPN/Pmax=300/320MWLt=2800mmUN=18kV結構型式：：上、下導導，立軸半半傘式COS∮N=0.9/0.975上機架徑向向支撐結構構：剛性支支撐nN=500r/min裝機臺數(shù)：：4nr=720r/min首臺機投運運年份：20086.3.2磁磁極線圈甩甩出事故過過程分析2009年年10月15日1#、2#機組1管管雙機甩50%負荷荷試驗，無無異常10月16日，1#、2#機先后帶150MW負荷發(fā)發(fā)電工況運運行，隨后后負荷升至至300MW監(jiān)控顯示，，甩負荷前前機組振動動、擺度值值正常（均均小于合同同保證值））10時，25分，43秒，，雙機甩100%負負荷約4S后事故發(fā)生生——機組振振動噪聲明明顯增大，，集電環(huán)罩罩排風口出出現(xiàn)煙霧和和火花，母母線層有煙煙霧——發(fā)電電電動機振動動異常，并并有爆炸聲聲，水泵水水輪機未出出現(xiàn)異常——距甩負負荷約2min，，1#、2#機組全部停停機——距甩負負荷約（5~8）min，1#機再次發(fā)出出較大響聲聲6.3.3事事故調(diào)查設備損壞情情況1#機組——3#、4#、6#、7#、8#磁極線圈變變形、側面面翻邊甩出出——定子線線棒掃膛、、磨損，匯匯流排砸壞壞——8#磁極阻尼環(huán)環(huán)斷裂脫落落——上導油油槽固定螺螺栓被剪斷斷、油槽脫脫落——下導油油槽逆時針針旋轉(zhuǎn)約10°——上蓋板板被掀開、、中性點柜柜被沖擊倒倒地——定子基基礎板松動動、二次混混凝土振塌塌——1#、4#、7#、8#、10#、12#磁極線圈變變形、側面面翻邊甩出出——定子線線棒掃膛、、磨損——上導油油槽固定螺螺栓被剪斷斷、油槽脫脫落——磁極引引出線被刮刮斷——刷桿座座及導電環(huán)環(huán)全部撞飛飛2#機組6.3.4磁磁極線圈甩甩出事故原原因分析下述原因可可排除電網(wǎng)與機組組諧振——發(fā)電電電動機出口口開關已斷斷開——電壓及及電流量顯顯示正常，，無報警信信號水力共振——水泵水水輪機運行行無異常，，未發(fā)現(xiàn)抬抬機跡象——監(jiān)控顯顯示：1#、2#機頂蓋垂直直振動分別別為236.9μm和629.17μm機組運行水水頭和轉(zhuǎn)速速過高——事故發(fā)發(fā)生前瞬間間，記錄顯顯示1#、2#機轉(zhuǎn)速分別別為642r/min和653r/min(飛逸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為725r/min)——機組運運行水頭為為670m（額定定水頭640m））人員誤操作作——除斷路路器跳閘由由人工操作作，全部按按流程自動動操作——監(jiān)控顯顯示，未出出現(xiàn)人為誤誤操作現(xiàn)象象——未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)管理失職職等因素導致設備損損壞的原因因磁極結構設設計缺陷——匹配配尺寸選擇擇不當磁極線圈與與極靴的接接觸面過窄窄，兩者比比值：56.5/108=52.3%(見圖13)磁極線圈重重心法向線線離極靴外外端僅7mm絕緣托板的的寬度偏窄窄，僅75mm未裝設極間間撐塊（重重要因素））未計及線圈圈制造和裝裝配尺寸偏偏差因素的的影響未考慮熱應應力、離心心力、慣性性力共同作作用下磁極極線圈的綜綜合變形6.3.5治治理方案/對策定子、轉(zhuǎn)子子、導軸承承等全部更更換優(yōu)化磁極匹匹配尺寸——極靴靴寬度由940mm增大為為990mm——磁極極線圈重心心法向線距距極靴外端端由7mm增大為為29.4mm——絕緣緣托板寬度度由75mm增大大為95mm——磁極極線圈與極極靴的接觸觸面增大（（84.9︰108=78.6%）增設3個現(xiàn)現(xiàn)場修配的的極間撐塊塊6.3.6經(jīng)經(jīng)驗/啟示示正確選擇向向心磁極匹匹配尺寸，，留有余地地增設極間撐撐塊是萬全全之計，可可彌補工廠廠制造、裝裝配公差，，現(xiàn)場安裝裝偏差以及及計算的客觀觀誤差帶來來的負面影影響全面分析計計算向心磁磁極線圈在在各種運行行工況和綜綜合力作用用下的變形形和應力7結結束束語語事故造成的的損失是巨巨大的，應應客觀、實實事求是進進行剖析設計不周、、計算不精精是引發(fā)事事故的主要要原因產(chǎn)品質(zhì)量如如何適應和和滿足發(fā)電電電動機的的運行特點點和要求，，是制造廠廠面臨的挑挑戰(zhàn)和重新新認識的課課題謝謝！！ThankYou9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。21:46:3921:46:3921:4612/29/20229:46:39PM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2221:46:3921:46Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。21:46:3921:46:3921:46Thursday,December29,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2221:46:3921:46:39December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。29十十二月20229:46:39下午午21:46:3912月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。