發(fā)電機(jī)增容改造發(fā)生問題消除措施

摘要：本文簡要分析了某廠發(fā)電機(jī)組在增容改造后發(fā)現(xiàn)定子線圈泄漏電流不平衡、端部磨損嚴(yán)重、轉(zhuǎn)子槽楔松動、發(fā)電機(jī)軸瓦發(fā)生電腐蝕等現(xiàn)象；對發(fā)電機(jī)定子絕緣引水管清理、端部進(jìn)行綁扎加固；轉(zhuǎn)子在槽楔下面加絕緣墊，重新打緊槽楔處理過程進(jìn)行了簡析，使發(fā)電機(jī)組異?，F(xiàn)象消除。0.引言快速的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)一步拉大了供電需求缺口。為了緩解供電緊張局面，在電力系統(tǒng)廠網(wǎng)分開以前、以及五大發(fā)電公司成立以后，相當(dāng)一部分發(fā)電廠為了減緩新機(jī)組建設(shè)周期長、任務(wù)重、資金調(diào)配困難等，紛紛利用機(jī)組大修的機(jī)會，對上海電機(jī)廠、北重、東方電機(jī)、和哈電機(jī)出品的（50）120MW、125MW、200MW和300MW等發(fā)電機(jī)組增容改造，實(shí)現(xiàn)了周期短、見效快、經(jīng)濟(jì)顯著的效果。從目前的技術(shù)媒體來看，增容改造大多是基本成功的。但也遇到了一些問題，有的是現(xiàn)場工藝條件制約而發(fā)生的，也有是施工和改造方案論證缺乏依據(jù)而導(dǎo)致的，個別是施工管理缺失的結(jié)果。筆者，結(jié)合某發(fā)電廠機(jī)組改造后發(fā)生的幾個問題進(jìn)行簡析，希望讀者在以后的設(shè)備改造中科學(xué)處理類似問題，使我們在機(jī)組增容改造后能夠安全運(yùn)行。1．發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)水短軸斷裂1.1異常現(xiàn)象2005年2月4日13時50分，值班員檢查發(fā)現(xiàn) 3號機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻水進(jìn)水支座盤根漏水大，聯(lián)系汽機(jī)檢修人員進(jìn)行處理， 14時45分～14時55分盤根漏水量增大， 16時15分～17時20分經(jīng)汽機(jī)檢修調(diào)整（緊盤根），漏水量有所減小， 18時05分3號機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻水進(jìn)水支座盤根漏水增大，至 18時30分漏水量很大，19時20分 3號機(jī)組做滑停準(zhǔn)備，2月5日00時30分發(fā)電機(jī)解列、打閘。1.2解體檢查汽機(jī)檢修人員對進(jìn)水支座解體，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子進(jìn)水短軸斷裂、盤根正常。本次斷裂的短軸是2000年度發(fā)電機(jī)大修改造時更換，上海電機(jī)廠產(chǎn)品。根據(jù)《設(shè)備分工制度》第十二條規(guī)定：該進(jìn)水短軸由電氣專業(yè)負(fù)責(zé)上報(bào)材料計(jì)劃、領(lǐng)料，交汽機(jī)專業(yè)安裝。汽機(jī)專業(yè)負(fù)責(zé)短軸的調(diào)整、加工、更換，并維護(hù)轉(zhuǎn)子進(jìn)水支座盤根。 2004年度大修和 2005年1月?lián)屝奁陂g對短軸的檢查維護(hù)情況進(jìn)行分析：短軸拆除后外觀檢查無異常，軸頸磨損較輕，可以重復(fù)使用。短軸安裝后，測軸頭晃動 40μm，<50μm要求，安裝、調(diào)整無異常。 2005年1月?lián)屝奁陂g更換2道進(jìn)水支座盤根。2月4日，漏水事件發(fā)生后，解體檢查盤根無異常。專業(yè)技術(shù)人員詳細(xì)檢查了短軸斷裂和斷口情況，金相中心從金屬斷口初步判斷為疲勞性斷口，并非一次性斷裂，設(shè)備損壞有一個發(fā)展過程，最終導(dǎo)致斷裂事件發(fā)生（ 2月6日，金相中心光譜檢測結(jié)果：焊接法蘭的法蘭盤為碳鋼，軸體為高鉻不銹鋼材質(zhì)）。從短軸斷口和斷口處的焊接夾砂情況分析，經(jīng)討論初步認(rèn)定：進(jìn)水?dāng)噍S斷裂原因?yàn)椴馁|(zhì)和焊接法蘭的焊接工藝不良造成，存在焊接缺陷，該缺陷在長期交變應(yīng)力作用下發(fā)生疲勞斷裂1.3消除措施該進(jìn)水短軸器件不大，但與主設(shè)備發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接連接，對發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行有直接影響，各專業(yè)應(yīng)充分重視停機(jī)事件，舉一反三，做好類似設(shè)備的金屬監(jiān)督和檢查維護(hù)工作。要對水內(nèi)冷機(jī)組的轉(zhuǎn)子進(jìn)水短軸在大修期間應(yīng)進(jìn)行金屬探傷，小修期間也應(yīng)將其做為檢查、維護(hù)工程。防止發(fā)生類似事件。聯(lián)系上海電機(jī)廠對該斷軸斷裂進(jìn)行深入分析，查詢短軸加工、焊接情況和材質(zhì)情況。對該事間進(jìn)一步分析和采取預(yù)防措施。發(fā)電機(jī)泄漏電流嚴(yán)重不平衡，2.1異常現(xiàn)象2005年2月份某發(fā)電廠 QFS—137.5型（改造前 QFS—125—2型）#D機(jī)組小修，發(fā)電機(jī)泄漏電流和直流耐壓實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn) 3相泄漏電流嚴(yán)重不平衡， A相較其它兩相高 400%以上，并且在 1分鐘的加壓時間內(nèi) A相泄漏電流由 60微安陡增到 91微安，與歷年數(shù)據(jù)比較，A相泄漏電流有較大的增長。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，各相泄漏電流相差較大，泄漏電流隨加壓時間增加而升高。但是，充電現(xiàn)象仍然正常。初步分析，缺陷部位應(yīng)該存在于繞組端部：有贓物或高阻性缺陷。打開端蓋后檢查發(fā)現(xiàn)： A相絕緣引水管內(nèi)壁有結(jié)垢臟污（ A相匯水管內(nèi)清理出約有 1mm3左右黑色粉沫不明物）現(xiàn)象，較其它兩相嚴(yán)重，將絕緣引水管拆除清理，做定子繞組泄漏電流和直流耐壓實(shí)驗(yàn)， 3相泄漏電流均小于 15微安，與歷年數(shù)據(jù)相比無明顯變化，缺陷消除。2.2原因分析發(fā)電機(jī)定子絕緣引水管內(nèi)壁有結(jié)垢后，取樣經(jīng)化學(xué)分析主要成分為銅的化合物，是發(fā)電機(jī)定子空心銅管腐蝕的產(chǎn)物；或者是發(fā)電機(jī)機(jī)組改造線圈更換時，接頭銅焊渣未完全清理干凈的結(jié)果。根據(jù)運(yùn)行紀(jì)錄，該機(jī)在停機(jī)前，化學(xué)水質(zhì)分析表明銅離子含量超標(biāo)。經(jīng)常在每升100微克以上。發(fā)電機(jī)冷水箱上蓋未封閉，雙冷水直接與大氣接觸，氧氣進(jìn)入定子空心銅管。2.3防范措施1、每次發(fā)電機(jī)大修后、開機(jī)前定子水系統(tǒng)應(yīng)使用除鹽水進(jìn)行帶壓力反復(fù)水（反）沖洗，直到排水清澈無顆粒，電導(dǎo)率達(dá)到合格要求。 2、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行期間連續(xù)運(yùn)行時間超過2個月后，遇有停機(jī)或解列機(jī)會時，對發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗。 3、完善發(fā)電機(jī)整個冷卻水系統(tǒng)，應(yīng)盡可能使其密閉循環(huán)；運(yùn)行中水質(zhì)含銅量高，絕緣引水管內(nèi)壁結(jié)垢臟污后主要成分為銅，是因?yàn)樗凡幻荛]，長期氧化腐蝕銅管導(dǎo)致。 4、加強(qiáng)運(yùn)行中水質(zhì)監(jiān)空，內(nèi)冷水質(zhì)應(yīng)按照汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程執(zhí)行。3.#8發(fā)電機(jī)勵側(cè)軸瓦發(fā)生電腐蝕現(xiàn)象：3.1異常現(xiàn)象某發(fā)電廠#8發(fā)電機(jī)由于軸電壓放電造成勵側(cè)軸瓦有電腐蝕現(xiàn)象。在改造后的一次小修期間，對其軸電壓和軸瓦對地絕緣進(jìn)行了測量，在進(jìn)行勵側(cè)軸瓦對地絕緣電阻測量時，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻為零，呈短路接地狀態(tài)。機(jī)組并網(wǎng)后測得油膜電壓為3.2V，軸電壓基本上由油膜承擔(dān)。雖然電壓不高，但是，一旦油膜擊穿，發(fā)生放電，可能會使?jié)櫥?、冷卻的油質(zhì)逐漸劣化，嚴(yán)重的會使軸瓦燒壞，造成停機(jī)事故。檢查發(fā)現(xiàn)勵側(cè)軸瓦上部及側(cè)面安裝有溫度和振動傳感器。3.2消除方法1、對軸瓦絕緣進(jìn)行處理，對凡有可能出現(xiàn)接地的部位：如各種傳感器接線外護(hù)套進(jìn)行仔細(xì)檢查，對軸承定位銷和螺栓的絕緣套筒表面油污等進(jìn)行清理。 2、機(jī)組改造要保證軸承座絕緣墊的“環(huán)氧板—金屬片—環(huán)氧板”結(jié)構(gòu)。在每次大修結(jié)束，軸承座油管安裝后、未穿轉(zhuǎn)子前，應(yīng)使用 1000V兆歐表測量軸承座對地絕緣電阻，其值不小于 0.5兆歐，對小修后及運(yùn)行中轉(zhuǎn)子在膛內(nèi)的情況，應(yīng)測量環(huán)氧板中金屬片的絕緣進(jìn)行檢查，運(yùn)行中可采用萬用表測量軸承座對地絕緣電阻，不應(yīng)有明顯的金屬性接地。 3、對軸瓦安裝傳感器等其它工作要注意安裝部件對地的絕緣情況。4.定子端部線棒磨損較嚴(yán)重 ,轉(zhuǎn)子槽楔松動較多；4.1異?，F(xiàn)象4.1.1某發(fā)電廠安裝的 #1發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)廠生產(chǎn)水、氫、氫冷發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號為QFSN-200-2型。1978年出廠， 1981年12月投產(chǎn)。 1983年元月發(fā)生發(fā)電機(jī)定子線棒端部燒壞事故，當(dāng)時在現(xiàn)場進(jìn)行更換發(fā)電機(jī)定子線棒處理；在 1998年10月，對該臺發(fā)電機(jī)進(jìn)行的增容改造工作，使發(fā)電機(jī)額定容量由 200MW增加到220MW；顆，共

A、發(fā)電機(jī)增容改造工作后，初次小修檢查發(fā)現(xiàn)，定子鐵芯壓圈緊固螺栓（每側(cè)36顆）松動，金屬夾板與絕緣夾板連接處松動現(xiàn)象。

18B、2001年11月份發(fā)電機(jī)小修檢查中發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)定子端部引出線與固定絕緣夾板間有3處有明顯的磨損現(xiàn)象，有灰色的絕緣泥出現(xiàn)；當(dāng)時研究后決定，將 3處出現(xiàn)松動磨損的絕緣夾板拆下進(jìn)行清理，在墊塊間加墊適形滌綸墊，并刷環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行固化處理。C、2002年10月＃1發(fā)電機(jī)大修檢查中發(fā)現(xiàn)： 1、汽輪機(jī)端定子、定子鐵芯定位筋螺栓螺帽有3處松動（M64），部位是：1點(diǎn)半鐘，7點(diǎn)鐘，10點(diǎn)鐘。勵磁機(jī)端過橋線絕緣支架壓板螺帽約有 1/4松動，在#51、#48、#45、#42線棒部位，用手可以擰松螺帽。過橋線絕緣支架與過橋引線相互磨損嚴(yán)重。在 #14、#17線棒部位（即靠近 3點(diǎn)鐘），磨損呈青灰色油漿流出。檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)子槽楔松動多，共有 52塊（總數(shù) 416塊）的槽楔明顯松動（用手能推動），轉(zhuǎn)子表面部分漆層有過熱脫落現(xiàn)象4.2原因分析4.2.1經(jīng)過分析認(rèn)為，發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行，定子鐵芯壓圈緊固螺栓松動，是運(yùn)行中發(fā)電機(jī)鐵芯壓圈振動磨損所引起的；發(fā)電機(jī)端部整體綁扎緊固系統(tǒng)不夠，因?yàn)椋?1發(fā)電機(jī)在增容改造后，發(fā)電機(jī)容量上升了 10%，其端部線圈所受電動力上升約 20%左右。發(fā)電機(jī)端部綁扎緊固情況沒有進(jìn)行改造。發(fā)電機(jī)定子端部線棒可能存在固有頻率接近 100Hz的現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)運(yùn)行中可能產(chǎn)生共振現(xiàn)象，引起發(fā)電機(jī)定子線棒端部與絕緣夾板磨損現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽楔松動是由于在上次發(fā)電機(jī)增容改造時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線棒全部拆下進(jìn)行清理，重新下線，槽楔當(dāng)時進(jìn)行打緊，在運(yùn)行一階段后，線棒受力和發(fā)電機(jī)端部線圈共振等綜合作用下，使槽楔出現(xiàn)松動現(xiàn)象。也有可能引起匝間絕緣墊條、楔下調(diào)節(jié)墊條竄動而導(dǎo)致風(fēng)孔堵塞事故，影響發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線棒散熱。4.3處理措施定子部分4.3.1 在電機(jī)制造廠等專家的指導(dǎo)下，將金屬夾板與絕緣夾板連接螺栓緊固，用1000kg/m

的氣動扳手從汽側(cè)將鐵芯壓圈螺栓緊固，緊固程度達(dá) 1/4～1/2周；勵側(cè)鐵芯壓圈螺栓用大錘緊固處理。4.3.2 決定對＃1發(fā)電機(jī)進(jìn)行定子繞組端部振形模態(tài)實(shí)驗(yàn)檢查。本次實(shí)驗(yàn)采用錘擊法對發(fā)電機(jī)端部繞組進(jìn)行激振，測量輸入力信號和輸出加速度響應(yīng)信號。用 CRAS模態(tài)分析軟件對信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，求出各測點(diǎn)的傳遞函數(shù)，然后進(jìn)行模態(tài)分析，求出固有頻率、振形和阻尼等模態(tài)參數(shù)。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在勵磁機(jī)端發(fā)電機(jī)定子繞組端部（ #10～～#19）線棒對應(yīng)的引線部位1點(diǎn)半到3點(diǎn)鐘位置）存在有100Hz的固有頻率，同時對勵磁機(jī)發(fā)電機(jī)定子繞組端部進(jìn)行了整體振形模態(tài)實(shí)驗(yàn)分析，認(rèn)為在100Hz頻率附近沒有出現(xiàn)橢圓振形對應(yīng)的固有頻率，說明發(fā)生的故障是由發(fā)電機(jī)定子繞組端部局部振動造成的。發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)側(cè)定子繞組端部引線的固有頻率表 1固有頻率（Hz）引線位置徑向軸向切向1點(diǎn)半鐘（＃10線棒）100.0106.092.03點(diǎn)鐘（＃19線棒）98.597.5101.04.3.3找出引起發(fā)電機(jī)端部繞組振動的原因后，決定對發(fā)電機(jī)定子繞組端部進(jìn)行加綁緊固，特別是＃10線棒～＃19線棒所對端部繞組引出線部位進(jìn)行加綁緊固，以提高發(fā)電機(jī)定子端部繞組的剛度，增加端部繞組的固有頻率，對磨損的部位進(jìn)行拆開檢查清理，在絕緣支架與過橋引出線之間增加了絕緣材料適形滌綸毛氈墊片，以減少絕緣支架與過橋引出線之間的相互磨擦，對松動的緊固螺栓重新進(jìn)行緊固，更換保險(xiǎn)墊片處理。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽楔全部退出清理，加絕緣墊重新打緊處理。具體處理情況如下：1、對發(fā)電機(jī)定子端部進(jìn)行綁扎加固；定子勵勵磁機(jī)端和汽輪機(jī)端引線夾板、絕緣支架把合螺栓有松動現(xiàn)象，已全面重新把緊，同時在螺母與螺栓之間滴入#290厭氧膠，將螺母鎖牢。2、將松動的夾板拆開清理。檢查線棒受傷情況，在絕緣夾板與引線之間墊絕緣滌綸適形氈，并用ф5滌玻繩綁扎加固，刷環(huán)氧樹脂膠固化處理。3、發(fā)電機(jī)定子勵磁機(jī)側(cè)的端部線棒的左右上方45°處引線、右側(cè)水平位置引線和頂部引線，用ф20滌玻繩將前后兩根引線加綁各3處（共6處），并刷環(huán)氧樹脂膠固化處理，使引線的固有頻率上升到120Hz左右。4、發(fā)電機(jī)定子汽輪機(jī)端端部線棒絕緣盒在左、右、上、下四位置，用ф20滌玻繩加綁，并刷環(huán)氧樹脂膠固化處理，提高整個端部的剛度，使固有頻率遠(yuǎn)離100Hz。4.3.4對發(fā)電機(jī)定子繞組端部進(jìn)行處理后，再次進(jìn)行了激振實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表2:汽輪機(jī)端、勵磁機(jī)端定子繞組端部橢圓振型對應(yīng)的固有頻率和阻尼表2繞組端部固有頻率（Hz）阻尼汽輪機(jī)端119.460.0305勵磁機(jī)端89.560.0142表3：發(fā)電機(jī)定子繞組端部引出線的固有頻率固有頻率徑向軸向切向引出線位置（Hz）1點(diǎn)半鐘（＃10線棒）100.0106.092.0處理前測試值1點(diǎn)半鐘（＃10線棒）位置116.0114.5119.5處理后測試值3點(diǎn)鐘（＃19線棒）98.597.5101.0處理前測試值3點(diǎn)鐘（＃19線棒）位置115.5115.0116.5處理后測試值4點(diǎn)半鐘（＃28線棒）位置77.578.584.07點(diǎn)半鐘（＃37線棒）位置92.089.592.59點(diǎn)鐘（＃46線棒）位置93.492.093.210點(diǎn)半鐘（＃1線棒）位置93.791.276.3表4:絕緣支架與發(fā)電機(jī)定子繞組引出線之間的固有頻率Hz測點(diǎn)切向絕緣支架＃190.0、150.0、201.3＃267.5、161.3、192.5＃3142.5、168.8＃4138.8、265.0測點(diǎn)軸向徑向過橋引出＃185.585.5線116.5135.5＃285.089.0149.0134.0＃365.592.5121.0129.5＃462.587.5120.0129.5從上述測試數(shù)據(jù)可以看出：在經(jīng)過處理之后的＃ 10、＃19線棒對應(yīng)的定子繞組引出線固有頻率提高了 10%以上，達(dá)到了避開發(fā)電機(jī)電磁振動頻率 100Hz的目的，滿足部頒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。其中，勵磁機(jī)端定子繞組端部整體橢圓對應(yīng)的固有頻率為 89.56Hz；汽輪機(jī)端定子繞組端部整體橢圓對應(yīng)的固有頻率為 119.46Hz。＃1發(fā)電機(jī)定子繞組端部經(jīng)過處理后，固有頻率有所提高，定子端部引線固有頻率和定子繞組端部整體橢圓振型對應(yīng)的固有頻率使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開94Hz～115Hz的危險(xiǎn)值，因此＃1發(fā)電機(jī)定子繞組端部能滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。轉(zhuǎn)子部分缺陷處理情況：3.3.5在楔下絕緣墊條與銅線