200MW发电机被金属物严重损伤故障的修复.pdf

江西 电力第 3 1 卷2 0 0 7年第 3期 文章 编号： 1 0 0 6 3 4 8 x( 2 0 0 7 ) 0 3 0 0 3 4 0 3 2 0 0 mw 发电机被金属物严重损伤故障的修复 王仪珊 ( 江西新余 发电有限责任公 司， 江西新余3 3 8 0 0 2 ) 摘要 ： 江西新余 发电有 限责任公 司 1 号 2 0 0 mw 汽轮发 电机 ， 在 2 0 0 6年计划检修时发现转子 、 定子沿轴向被金属 物严重击伤 ， 其中定子铁芯表面有 2 1 2处及部分槽楔有明显损 伤点 ， 转子表面及风斗有 1 7 4处缺损脱落点 。检查确 认 系转子上用于 固定励磁护环的环形键一个挂耳断裂 ， 在发电机 高速运转时无规则的高速撞击所致 。 经生产厂家检 修人员用 9天时 间现场修复 并进行 了有关试验合格 ， 投运后一直运行正常。 关键词 ： 发电机 ； 定子 ； 转子 ； 铁芯 ； 护环 ； 挂耳 中图分 类号： t m3 0 7 文献标 识码 ： b ab s t r a c t ： we f 0 u n d r o t o r s t a t o r d a mn i fi e d s e ri o u s l y b y me t a l wh e n e x a mi n i n g a n d r e p a i ri n g t h e no 1 2 0 0 mw g e n e r a t o r o f j i a n g x i xi n y u p o w e r p l ant i n a p ril 2 0 0 6 a n d f 0 u n d t h a t t h e r e w e r e 2 1 2 s t a t o r i r o n c o r e e x t e ri o r a n d p a r t s l o t w e d g e d i s t i n c t n e s s d a mn i fi n g s p o t ， a n d t h e r e w e r e 1 7 4 c a u s t i c s h e d s p o t o f t h e r o t o r f a c a d e a n d w i n d b u c k e t t h o u g h e x a mi n i n g a h a n g i n g a w ri s u s ed f o r f i x i n g p r o t e c t i v e ri n g wa s p a r t e d t h i s w a s c a u s e d b y t h e p a r t ma t t e r h i g h s p e e d b o u n i n g wh e n t h e g e n e r a t o r r u n n i n g u p t h e t e c h n i c p e r s o n n e l t o o k 9 d a y s t o r e p a i r t h e n t h e g e n e r a t o r w a s e x a mi n e d u p t o g r a d e and r u n i n g e a r a l l alo n g ke y w o r d s ： g e n e r a t o r ； s t a t o r ； r o t o r ； i ron c o r e p r o t e c t i v e ri n g； h a n g i n g a u ri s 2 0 0 6年 新 电公司 3 0 1号机组停机进行 b级计 划检修 ( 中修) 。因该发电机 2 0 0 5年 3月 1 8日发生 运行 中定子线 圈 b相接地故 障后 取 出了全部定 子 、 转子线圈进行修理， 并更换 了励端和汽端各三段 定子铁芯 ， 同年 6月 9日投运后一直运行正常。 根据 规程和厂家规定 ，一年之 内必须再抽出转子进行全 面检查。2 0 0 6年 4月 1 9日， 抽 出该发电机转子进行 检查发现 ， 定、 转子表面皆出现 了较为严重的缺陷 ： 转子风斗有 1 0 0多处破损 ，定子膛 内铁芯及槽楔表 面有 2 0 0多处受损。 于是 ，公司立即组织有关技术人员多方查找分 析 ， 找到 了造成发 电机损伤 的金属块 并委托哈电厂 家人员 ，从 4月 2 2日至 4月 3 0日对定子和转子进 行了现场处理 。 经有关试验合格 ， 发电机于 5月 7日 开机后一直运行正常。 1 发电机受损检查情况 1 1 定子 受 损情况 抽出发电机转子检查发现 ， 发电机定子膛 内( 沿 轴向)铁芯表面有 2 1 2处及部分槽楔有被异物撞击 的明显损伤点( 位置为随机分布 ， 主要处于励侧 ， 汽 侧端部几乎没有 ) 受损点最大处面积约为 2 5 m mx 1 0 m m 较小点面积约为 5 m mx 5 mm， 深度在 2 4 m r f l 之间 。 另外 发电机定子膛 内靠汽侧定子铁芯 3处齿 部有明显的松动 ， 其余部位未发松动 。松动的齿部 、 1 8段铁 芯表 面的上半 圈大部都 出现 了黑色 “ 油 泥” 。分析为硅钢片有松动 ， 发电机运行中片间绝缘 漆逐渐磨损后析出 ，与漏进机内的油及灰尘 等混合 后形成油垢 ， 在转子转动中沿定子圆周甩出所致 。 1 2 转 子受 损情况 转子( 沿轴向) 表面及风斗有 1 7 4处缺损脱落点 ( 位置为随机分布) ， 其 中风斗受损 8 5处。受损点最 大处面积约为 1 5 m mx 8 mm， 较小点面积约为 5 m m 5 m m， 深度在 2 7 m m之间。发 电机内外现场没有 找到任何受损铝风斗脱落的碎片。 2 故 障原 因查 找与分析 2 1 造成 损伤 的直 接原 因 从发电机底部人孔门进入 ，对内部仔细检查发 收稿 日期 ： 2 0 0 7 一 o 1 一 l 1 作者简介： 王仪珊( 1 9 6 2 一 ) ， 男 ， 高级工程师 ， 一直从事 电气检修和技术管理工作 ， 现任所在单位副总工程 师。 维普资讯 江西电力第 3 1 卷2 0 0 7年第 3 期 3 5 现 ， 在励侧下部找到了一个小金属块 ， 大小为 1 5 m m 1 5 mm 3 0 m m： 反复检查定子端部 、 膛 内及转子通 风孔等位置 均未发现其他异物 。根据金属块的大 小 、 形状 ( 原直角形的边角已击打 、 磨损成 圆形或凹 坑) ， 经过分析并对应查 找 ， 发现该物为转子上用于 固定励端护环的环形键的端头凸缘部分 ( 即“ 挂耳” ， 俗称 “ 搭子” ) 的断裂物。由此可确认 ， 所有定 、 转子 表面的打坏部分 ， 均为发 电机高速运转时 由该断裂 物无规则 的高速撞击所致。检查转子上其他三个环 键挂耳 ， 发现汽侧的一个挂耳也有变形 ， 其他两个正 常 。 2 2故 障的其他 原 因及危 害分 析 ( 1 ) 励端这个挂耳的掉落 ， 很可能是去年对 1 号 发电机转子取出全部线圈进行清理过程中， 因扒 、 装 护环而两次收环键时操作用力不 当， 使普通碳钢材 质的挂耳受到损伤 ； 当发电机运行中有多次大的变 负荷工况或大的启停操作时 ， 累积引发已受损挂耳 的根部 ( 面积约手指甲大小 ) 断裂 、 脱落。 ( 2 ) 从故 障状况分析 ， 环键挂耳脱落后在机 内停 留的时间并不长 ； 可能是掉落后不久就碰巧停机 ， 磁 场消失 ( 运行 中因有磁场吸住不可能掉落 ) 且挂耳正 好转 回到机头励侧护环位置 就从定子线圈端部空 隙中掉到发电机底部去了， 所 以发电机受损不算很 严 重 。 ( 3 ) 未找到的转子风斗上脱落的铝碎片很可 能 已磨成了粉末状 。转子线圈通风槽孔为扁长形 、 宽 度 5 5 mm， 各槽通风孔深度方 向整体成 w 形 ； 即使 有少量 5 4 m m 以下 的铝碎块经通风孔进入转子线 圈内 ， 也不一定会引发 匝间短路 ； 万一发生 匝间短 路 ， 也只会引起局部线圈烧损 ， 导致磁场不平衡使机 组运行 中振动超标 、 被迫停运 ， 不会造成发电机转子 烧毁的大事故。 ( 4 ) 励侧护环环键 的一个挂耳掉落后 ， 同侧另一 个挂耳已位移 ， 但不影响护环的松紧， 对机组运行不 会造成任何危害( 只对下次扒出护环造成不便 ) 。 3 故障处理方案 在进行了转子的膛外交流阻抗 、 直流 电阻等试 验 ， 并结果数据正常 的前提下 ， 根据现场发现 的定 子、 转子表面受损现象及找到了挂耳断裂物的情况 ， 以及去年 3月 1 8日该发电机定子线圈 b相接地后 请哈 电取 出全部转子绕组进行清理 的情况 ， 参考省 外 电厂大型发电机类似 的事故现象及处理经验 ， 经 过各方反复分析和讨论 ， 结合 中修工期实 际提出了 可行 的处 理方 案 。 3 1定子铁 芯 的处理 虽然定子铁芯表面受损不深 、 面积不大 但数量 多 、 无规则， 所有被撞铁芯表面都形成了局部短路或 变形 所以各方形成 以下一致处理意见 ： ( 1 ) 发电机定子铁 芯表面因撞击损坏缺陷及汽 侧齿部松动 问题 ， 由厂家来人退 出全部槽楔 ， 进行 清洗后插云母片 、 绝缘漆处理 ， 并 除掉铁芯表 面毛 刺 。 ( 2 ) 定子检修前后需做铁芯损耗试验 。 ( 3 ) 整个工期控制在 1 o天内 力争 8天完工 。 3 2 转 子的处 理 3 2 1 第一 种处 理意 见 考虑到转子进出风斗上脱落的金属铝碎片现场 未能找到 ， 要求取出转子全部线圈彻底处理 ， 但整个 处理工期需 2 o天以上 ( 去年相同范 围的修理 ， 实际 工期 2 2天 ) 。 其理 由是 ：转子缺损风斗 的所有铝碎片都没有 找到，担心运行时的转子离心力与冷却风可能会使 一 部分残留的脱落铝碎片进入转子通风道内造成 转子线圈匝问短路( 匝间绝缘垫条只有 o 5 mm厚 ) 。 3 2 _ 2 第 二种处 理意 见 ( 1 ) 用干燥的高压空气和大功率吸尘器 ， 对转子 每一个通风孔进行吹扫 、 抽吸。 ( 2 ) 由厂家人员对转子风斗损伤部位用小圆挫 修平 ， 修前先用海绵塞死每个通风孔， 挫好后再将碎 屑往外完全清出。 ( 3 ) 扒下转子两端护环 ， 取 出全部四个环键挂耳 进行仔细检查 、 处理 ： 厂家力争在 5天内提供新 的护 环环键 ( 由转子本体钢坯上切割下来的特种钢材制 成) 及挂耳， 将 四个环键全部更换 ， 以防止扒 、 装环键 时对旧挂耳的进一步损伤 ， 留下新的事故隐患； 如短 期 内搞不到新整体环键 ，则必须设法更新 已发现有 问题 的环键 挂 耳 。 ( 4 ) 按规定进行转子交流 阻抗 、 直流 电阻、 绝缘 电阻试验 ， 并测试转子两极电压 ； 加做转子通风道风 速试 验 。 3 2 _ 3 第二种处理意见的依据 ( 1 ) 本次中修前发电机运行 中没有任何异常现 象 ， 属正常停机。 ( 2 ) 脱落的护环环键挂耳已找到 ， 且与发 电机受 损缺陷现象相吻合。 ( 3 ) 4月 1 9日做的转子交流阻抗 、 直流 电阻试 验数据正常。 维普资讯 3 6 江西 电力第 3 1 卷2 0 0 7年第 3期 ( 4 ) 去年烧掉 的定 子多块铁芯齿总重约 1 k g ， 发电机 内外都没有找到任何碎片 ： 在取出全部转子 线圈清理时， 转子槽内也没有发现任何明显 的金属 碎块 。虽然两次故障点的材质、 损坏过程不 同， 但说 明较大颗粒 的金属碎片不一定会进入转子槽 内。 ( 5 ) 经高压空气吹扫和吸尘器抽吸， 有可能把一 些金属碎末清除掉， 可降低转子线 圈匝间短路的危 害性。 最后决定按第二种处理意见进行处理。 4 故障处理过程及工序 4 1 定子的处理过程及工序 ( 1 ) 拆除定子两端绑绳和挡风板 ， 退 出定子膛 内 所有槽楔。 ( 2 ) 对打伤及新发现局部松动的共 2 1 2处铁芯 表面 ， 均插云母片处理 ， 除掉铁芯表面毛刺。 ( 3 ) 进行第一次铁芯损耗试验。 加励磁磁密 1 0 t， 持续时间 9 0 m i n ， 测得其铁芯最大温差 7 k， 温升 1 1 5 k，齿 的最高温升和最大温差都没有超出标准 允许值 ， 合格。 ( 4 ) 回装全 台定子槽楔 ， 回装挡风板 ， 重新绑扎 两端绑绳。 ( 5 ) 进行第二次定子铁芯损耗试验 ， 结果合格。 ( 6 ) 进行定子绕组交流耐压试验 ， 通过。 ( 7 ) 对 2 1 2处插云母片处理过 的铁芯表 面涂刷 环氧绝缘漆。 ( 8 ) 对定子膛 内及端部喷一遍 9 1 3 0耐弧绝 缘 漆 ， 穿转子 、 装两侧 内端盖后 ， 进行直流耐压试验通 过 。 ( 9 ) 对定子膛内及端部全部清理、 喷漆。 4 2 转 子 的处理 过程 及工 序 ( 1 ) 加热 ， 收紧励端护环下的环键。 ( 2 ) 用专用工具扒下励端护环。 ( 3 ) 更换励端护环环键 的 2个挂耳( 由哈电提供 新挂耳并在现场铆接 ) 。 ( 4 ) 更换励端护环下的上层扇形绝缘 ， 热套励端 护 环 。 ( 5 ) 按相 同工序扒下汽端护环， 更换汽端护环环 键的 2个挂耳 ( 由哈电提供新搭子并在现场铆接) ， 更换护环下的上层扇形绝缘， 热套汽端护环。 ( 6 ) 进行转子所有 2 0 2 8个通风道的风速试验。 结果有近 1 0个通风道 的风速数据小于规定值。 ( 7 ) 多次进行转子绝缘 电阻 、 膛外交流阻抗 、 直 流电阻试验 ， 均合格。 ( 8 ) 对转子表面全部清理 ， 喷漆。 5 防范措 施 ( 1 ) 今后每次机组