600MW发电机定子铁芯松动原因分析及处理.doc

600mw发电机定子铁芯松动原因分析及处理程东立 鲁叶茂 李献仁（大唐淮南洛河发电厂 安徽 淮南 232008）【摘要】 阐述了600mw水氢氢汽轮发电机首次检修抽转子检查的重要性，介绍了定子铁芯松动及处理情况，对定子铁芯松动的原因进行分析、对处理经验进行总结、并从设计、制造、监造、安装、运行以及检修等多方面对防止发电机铁芯故障的预防措施进行探讨。对在建和新投运的发电机安全稳定运行具有借鉴意义。【关键词】发电机 定子铁芯 松动 处理1 引言大唐淮南洛河发电厂5、6号发电机是某发电机厂引进美国西屋公司技术生产的qfsn-600-2型水氢氢汽轮发电机。于2007年底投产发电。近年来已有部分台次的同类型发电机发生了定子铁芯松动、损坏等故障，如台山2号机定子铁芯损坏导致定子整体更换、吴泾二电厂2号机发生定子铁芯片间磨损，导致与铁芯接触的定子线棒侧面绝缘磨损，造成接地，机组跳闸、锦界2号机铁芯故障等。发电机定子铁芯的安全运行是极其重要的，一旦出现问题，轻则更换线棒、局部修复铁芯，检修工期12个月，重则发电机定子返厂，全部重装铁芯，线棒全部更换，影响生产的时间至少610个月。因此，发电机首次检修，有必要进行抽转子检查，及时发现发电机经过一段时间运行后，暴露的设计、制造、安装、运行、维护等方面的问题，并且及时处理，为发电机安全稳定运行打好基础。需要对定子铁芯松动的原因进行分析、对处理经验进行总结、并从设计、制造、监造、安装、运行以及检修等多方面对防止发电机铁芯故障的预防措施进行探讨。 洛河电厂5、6号发电机分别于2009年9月、2008年9月在发电机首次检修中都进行了抽转子工作，并及时联系了制造厂技术人员到现场，本厂技术人员配合对发电机定子铁芯松动、槽楔松动、端部绑扎、手包绝缘、内部清洁等情况进行了检查、处理。2 #5发电机定子铁芯松动及检查、处理穿心螺杆定位筋螺杆图1发电机定子铁芯端部结构图 2.1铁芯检测情况（发电机定子铁芯端部结构见图1）：主要检查了铁芯外观整体情况，风道齿条松紧度、穿心螺杆的预紧力。2.1.1铁芯整体铁芯表面较干净整洁，无掉齿或者齿面烧坏现象，但在励端阶梯档发现几处黑色油污，并且该处矽钢片片间松散（见图2）。黑油主要是由于矽钢片片间紧力不足，运行过程震动摩擦导致绝缘漆膜变成粉尘，粉尘和油雾结合形成黑油状物体。具体位置在励端11、22.23.24槽阶梯档。黑色油污 图2 励端铁芯出现黑色油污2.1.2齿条松动情况检查按照qfsn型水氢冷600mw等级发电机定子铁芯现场检查及再收紧方案汽励端前六档要求紧力大于90n，本体大于60n。使用推力计，检测汽、励两端各6档风道板全部齿条、本体其余的每个风区各一档（分别为18档、25档、32档、40档、48档、56档、63档、70档和79档，共计9档）齿条的剩余紧力。检测结果表明汽励两端、铁芯本体抽检的一档齿条均出现不同程度的松动情况。具体情况主要如下：2.1.2.1励端端部前六档松动的情况较轻微。松动齿条主要为2号、3号齿条，剩余紧力大都为60100n左右，亦有极个别松动的齿条剩余紧力为40n、50n。2.1.2.2汽端端部6档齿条松动的情况较严重。和励端相比数量较多，剩余紧力也大都为60100n左右，亦有个别松动的齿条剩余紧力为30n、40n。2.1.2.3中间风道抽检的各一档齿条发现铁芯本体紧量较好，抽检发现有个少数齿条紧力不足需要补偿。和汽励两端相比，情况较好。2.1.3铁芯紧力检查 按照修理规范，需对穿心螺杆用液压拉伸器进行紧力测试，一方便掌握发电机铁芯松紧情况，确定是否需要开夹紧环盖板；另外可以预先发现有穿心螺杆和螺母咬住而不能拉伸情况，进行及时处理。（穿心螺杆标准紧力1259bar） 实际检测时候发现个别穿心螺杆和螺母由于洋冲眼位置不对有咬住现象，收紧穿心螺杆之前必须打磨。紧力检测发现铁芯紧力为9001000n，需要打开人口盖板，松夹紧环螺栓之后进行穿心螺杆收紧，同时需要时间对螺母螺杆有咬住部位进行打磨。2.2铁芯修理方案和实际实施情况根据检查情况结合qfsn型水氢冷600mw等级发电机定子铁芯现场检查及再收紧方案需对铁芯齿条进行打斜楔片补偿，对穿心螺杆、定位螺杆进行再收紧。详细的铁芯修理方案以及实际实施操作情况如下：2.2.1测试内容：2.2.1.1汽励端端部前六档及本体各一档齿条紧力测试，分为初测复测。2.2.1.2拉伸前拉伸后分别对汽励端穿心螺杆定位螺杆伸出长度进行测试。2.2.1.3测试穿心螺杆预紧力。2.2.1.4测试定位螺杆预紧力。2.2.1.5测分块压板对地绝缘电阻。2.2.2齿条松动处理汽端励端前六档各打4圈斜楔片，本体各风区根据实际情况进行局部处理。预计铁芯紧力补偿工作量为500片2.2.3铁芯收紧拆汽励端冷却器罩内部夹紧环螺栓以及本体各2个 共计6个人孔盖板。对于测试时不能拉动的所有螺杆进行打磨。然后按照工艺分两次进行收紧（见图3）。图3 发电机穿心螺杆收紧操作2.3定子槽楔检查情况根据制造厂提供的发电机定子槽楔检修检测标准，定子槽楔波纹板波峰波谷差不超过1mm，其中关门槽楔不超过0.8 mm。这次检测值普遍是在0.30.9 mm之间，个别1.0mm，关门槽楔是0.30.7 mm之间，都在制造厂规定的范围内，紧力很好，不需要进行重打槽楔工作。3 6发电机定子铁芯检查、处理情况3.1#6发电机定子铁芯检查项目3.1.1汽励端端部前六档及本体各一档齿条紧力测试，分为初测复测。3.1.2拉伸前拉伸后分别对汽励端穿心螺杆定位螺杆伸出长度进行测试。3.1.3测试穿心螺杆预紧力。3.1.4测试定位螺杆预紧力。3.1.5测分块压板对地绝缘电阻。3.2处理情况本次小修检查铁芯表面较干净整洁，无掉齿或者齿面烧坏现象，经过对铁芯仔细检查后根据修理工艺规范制定了合理的修理方案，按照工艺规范实施的铁芯修理操作对铁芯的紧量进行了有效补偿，最终以100%额定紧力收紧了穿心螺杆和汽、励两端定位螺栓，并测量了穿心螺杆、分块压板对地绝缘电阻均符合标准。3.3定子槽楔检查情况定子槽楔波纹板波峰波谷差普遍在0.30.8 mm之间，个别0.9mm，关门槽楔是0.30.7 mm之间，都在制造厂规定的范围内。4导致发电机铁芯松动的主要原因分析4.1铁芯端面平整度不好，造成第一档风道隔筋脱落，引起铁芯松动。定子铁芯压紧采用双侧端部分块压板、磁屏蔽及压环、压指、42条穿芯螺杆、42条铁芯背弧定位筋螺杆配合压紧。如果螺杆紧力不均，或铁芯叠片、叠压时齿部和轭部调整塞片工艺粗糙，易造成励侧阶梯段第一档风道隔筋两侧铁芯端面平整度不好或平整度不对应。由此，在铁芯定位筋螺杆和穿心螺杆紧固、压接后，会造成沿整个内圆周齿部压力不均匀，形成齿部有紧有松的状态。紧力小的部位风道隔筋压紧不牢固，甚至个别在齿部张口，使风道隔筋在长期振动下松动、直至脱落，造成铁芯松动。4.2紧固螺杆弹性回松、片间漆膜收缩等原因，导致穿心螺杆剩余预紧力非均匀性降低，导致铁芯松动。 当发电机经过一段时间的运行后，冲片表面有机绝缘涂层会发生蠕变收缩，从而使原设定的冲片片间紧量下降；或者定子铁芯硅钢片间涂刷的绝缘漆厚度不一致，以及穿心螺杆、定位筋螺杆弹性回松等等一系列原因，导致发电机运行一段时间后螺杆的剩余预紧力变小。4.3风道隔筋（轭部为不锈钢材质、齿部为黄铜材质）存在个别高低不平，导致铁芯松动。4.4发电机运行中密封瓦漏油，发电机内部长期存在油污，在一定程度上加速了定子铁芯的松动、磨损。油的侵入减弱了定子铁芯及风道隔筋的摩擦力，较多的油污进入发电机定子铁芯片间，硅钢片表面的绝缘漆受到油的侵蚀，此时如果铁芯硅钢片间存在微小间隙，在受到倍频交变电磁力的作用下发生振动、磨擦，将会导致磨擦加剧，在一定程度上加速了原本存在轻微磨损、松动的定子铁芯的损坏。4.5励端相对汽端更容易发生铁芯松动故障的原因 由于励端有出线，当技术人员采用体积相对较大的液压力矩扳手对发电机进行定位筋螺杆、穿心螺杆紧固时，往往是在空间相对较为宽裕的汽端进行，最后收紧的螺母也是汽端螺母，因此收紧力传递到励端时也相对较小，励端收紧力相对较小，励端螺母也相对容易松动，因此，励端相对汽端更容易发生铁芯松动故障。5 建议及对策5.1 提高发电机制造、安装质量，避免发电机制造和安装阶段隐藏的缺陷和问题遗留到生产中。在设备监造阶段，应加强设备监造， 例如铁芯压紧力、铁芯压装平整度、铁损试验、铁芯外观、定位及穿芯螺杆紧力配合、螺母的锁紧等。在设备到厂安装阶段，应加强安装调试验收，同时注意不要在安装中损伤铁芯。5.2运行中加强对定子铁芯温度的监视，尤其是定子铁芯温度虽未达到其报警值，但其相对变化量的增大，也应引起重视。监视发电机各项运行参数，并结合定子线圈层间及出水温度、冷热氢温度、发电机各瓦振动参数、运行中声音情况，定期对发电机运行工况进行监视及状态分析。5.3避免向发电机内部的漏油。漏油可能使定子铁芯松动加剧，应提高检修质量，采取技术和管理措施杜绝向发电机内部漏油；运行中注意观察发电机底部油污排出阀液位报警装置的情况。检查液位报警装置窥镜内的油污积存情况，运行人员及时调整差压阀、平衡阀，保证机内不进油。5.4要注意投产一年后的首次发电机检修中的检查和试验，并做好记录。联系制造厂专业技术人员对发电机定子铁芯汽励两端定位螺杆、穿心螺杆进行预紧力下降情况检查，根据情况安排铁芯收紧工作。必要时通过铁损试验进行比较。对铁芯进行全面检查，对定位筋螺杆螺母检查、加强防松措施，对风道通风进行检查。并根据检查情况，在有条件时，在下一次的检修中打开人孔门，使用内窥镜对机内情况进行检查，或者拆开端盖，直接对端部铁芯等部件的情况进行检查，重点是容易出现问题的励端铁芯。5.5对新投运发电机机组，提前准备好第一次检修的相关工作，认真组织检修项目，对发电机进行全面检查，包括定子槽楔松动检查、定子水压试验、定子绕组手包绝缘表面对地电位试验、定子绕组端部模态试验等。6 结束语6.1 针对近年来600mw发电机出现的问题，特别是在同一制造厂家的机组上重复发生的问题应引起重视，及时对其他机组进行针对检查，提前发现设备隐患，确保机组安全运行。6.2对于技术密集的大型发电设备，从设计、制造工艺、运行、检修等方面均存在积累经验的过程，对设备的技术认识也存在一个不断提高的过程。制造厂家对引进技术生产的发电机的认识也在不断加深中。所以，对600mw发电机在设备认识、运行、检修等方面的技术研究和探讨是较为长期的技术工作。6.3由于发电机制造周期长、手工操作在生产工艺过程中所占比例大、工艺质量对人的手工工艺和责任心依赖性高。所以，对