大型發電機檢運中出現的問題分析及處理

蘭秀蔚

（江蘇利港發電廠，江蘇無錫214444）

利港電廠共8臺發電機組，2臺基于GE發電機制造技術的意大利ANSALDO水氫氫350MW機，2臺基于西屋發電機全氫冷350MW發電機，4臺基于西屋水氫氫600MW級汽輪發電機制造技術。在近幾年運檢過程中，發現一些重要問題，通過及時分析，并采取措施，排除了故障，消除隱患。文章通過對發電檢修過程中的定子故障問題、轉子故障問題、輔助設備問題進行舉例分析，提出提高大型發電機運檢水平、促進發電機穩定運行的一些實用辦法。

1 發電機定子問題的發現及分析解決

（1）2010年5月，1號發電機（ANSALDO QFSN-350-2，350MW，水氫氫冷卻，1992年投用）大修，發電機抽轉子后，對定子槽楔作松緊檢查，通過木棰敲擊方法檢查，發現發電機共30槽，有21個槽出現不同程度的松動，且在勵端汽側5點鐘處槽楔少量黃粉。主要松動的槽楔有勵端：1，2，4，10，14，8，5，16，20，21，22，23，27共14槽段加20，30關門槽楔，汽端1，2，4，7，9，10，14，19，26共11槽段，聯系試驗所測試電機模態試驗，并沒有發現線棒出現100 Hz附近頻率，查以前的大修記錄，大修并未發現大面積松動，檢查近年發電機負荷，未出現發電機出口短路等故障。檢查分析槽楔結構，該電機槽楔結構為斜楔結構，槽楔對于線棒的壓緊力靠楔與墊條配合，敲擊壓緊，安裝時只能從汽側向勵側安裝，在汽勵兩側端部收口處靠橫銷、縱銷進行鎖緊，檢查端部各銷鎖均緊固無松動。分析引起線棒出現大面積松動的原因是銅線棒長年在電動力及溫度效應引起的滯脹變形所致。參照國內發電機制造相關工藝標準“連續3塊槽楔不出現明顯松動”為依據，檢查出有21槽的部分槽楔需作更換處理。重新測繪，用環氧層壓板加工槽楔作更換，并用0.5mm厚墊板根據松緊程度不同進行墊緊處理，總共30槽，更換了21個槽的部分槽楔。定子槽楔作處理后，通過敲擊方式，逐一檢查槽楔，各槽楔緊固情況滿足技術標準，由于槽楔作重新緊固處理，為防止因槽楔松緊變化引起定子出現共振點，進行發電機定子模態試驗，發電機模態試驗與槽楔處理前相似，未出現接近100 Hz頻率點。處理后，發電機運行情況良好。本次松動槽楔的及時處理，避免發電機線棒在槽楔出現松動時，與槽壁、上下層線棒間碰磨造成絕緣損傷故障。此臺發電機運行近18年后，發現槽楔大面積松動，可見在大修過程，對于發電機槽楔檢查不可忽視。

（2）2010年3月，6號發電機（上汽QFSN-600-2，600MW，2007年投用）大修。發電機抽轉子后，對槽楔波紋板峰谷差測量，按照端部1.0mm，中間0.8mm的標準，超過80%的數據不合格。該發電機槽楔結構采用墊條、波紋片壓緊方式。核對槽楔數據后，發現槽楔大面積松動，須將所有槽楔全部重新安裝緊固處理。將部分墊條、中間段槽楔更換，將波紋板、關門槽楔全部更換、敲緊。處理后，測量槽楔峰谷差數據在0.1～0.25mm之間，均達到合格標準。分析認為，大型發電機定子槽楔采用槽楔塊、波紋片、墊條壓緊方式，由于發電機新投運后，定子線棒熱脹力作用發生適合于定子槽形形變，部分槽楔壓緊力下降，致使槽楔松動。對于這種類型松動，處理后，由于線棒已歷經額定負荷時的電磁力、機械、溫效應力考核，與槽壁的物理位置已適形貼伏，正常情況，再發生深度形變機率較小，據發電機廠的經驗，槽楔處理過一次后，可保證發電機在下一個大修周期前不會出現大面積松動。

在檢查中，還發現兩側端部線棒固定螺栓松動較多，汽側3個端環固定螺母松動，其他多處墊片松動，對此發電機廠人員對端部固定螺栓全部緊固做防松處理。用適型材料浸漆后填充兩側鐵心端部中縫，對過橋引線固定間隙也進行填充。對綁扎繩的固定螺栓進行綁扎。并將端部彈簧板螺栓松開，發現有間隙則插入墊片，以使端部結構應力減小。

在本次大修過程中，根據上海發電機廠結合近年來出廠的600MW發電機運行情況提出的要求檢查處理，對發電機鐵心做緊固處理。6號發電機鐵心檢測結果如下：取上下左右四根定位螺桿做緊量測試，汽側平均緊量為91%（100%為190.34 bar），勵側為93%，緊量合格，參照100%緊量進行收緊全部42個定位螺桿，定位螺桿收緊后其伸出長度變動量汽側平均0.211mm、勵側平均0.15mm。測量汽側穿心螺桿原始緊量，平均緊量為84%（100%為1259 bar），合格，后按照100%緊量收緊穿心螺桿并做了保險，穿心螺桿收緊后螺桿伸出長度汽側平均1.182mm、勵側平均0.178mm。檢測穿心螺桿和汽勵端分壓塊板絕緣均大于10 MΩ，合格。對鐵心風道齒條推力進行抽檢，緊力基本全部合格，汽端93號檔有15處緊力在70～100 N以內（合格：端部90 N，中間60 N，標準127 N），后對低于100 N處的端部鐵心加裝斜楔，一共12處。復測緊力全部合格。鐵心穿心螺桿、定位螺桿收緊后，鐵心長度平均值無變化為6307mm，鐵心檢查結果完好。定子鐵芯穿芯螺桿的緊量必須控制在嚴格的范圍之內，螺桿緊力過大，或緊力不均勻，將都可有造成鐵芯片間絕緣受損，致鐵芯故障。

2 發電機轉子問題

（1）3號發電機轉子導電螺釘漏氫問題。

2008年10 月，3號發電機（西屋全氫冷，350MW）大修。在對轉子作氣密封試驗時，發現氣密試驗不合格，在8 bar氣壓下，5h內壓力下降了0.7 bar，不合格。后將導電螺釘取出檢查，發現轉子導電螺釘與外包環氧玻璃布層發生剝殼，導致漏氫量超標。將導電螺釘上的絕緣按發電機制造廠工藝，重新包繞，用環氧浸漬烘干后，絕緣試驗合格（1000 V搖表，3.44 GΩ）。安裝時，對轉子導電螺釘螺紋、轉子密封鋼壓緊套螺紋修整，螺釘槽螺紋修理，導電螺栓的6只氯丁橡膠密封圈更換，最后將導電螺栓通過壓帽與乒乓板接觸，銅壓帽與鋼壓緊套處均鏨止退鎖，防止運行中松動。導電螺栓導電螺栓處理安裝結束，用無水酒精浸泡導電螺釘頭環周，未發現有氣泡冒出，重新做轉子氣密試驗，6h氣壓下降量為0 bar，確認漏點已消除。

檢查3號發電機大修前的漏氣量為7.8 m3/天，低于制造廠給定的11.3 m3/天，在合格范圍，但與同型4號發電機漏氫量3.1 m3/天相比，明顯偏大。從轉子氣密性試驗上看，漏氫量應遠大于11.3 m3/天，機組停下漏氫量反而變大，分析認為，導電螺釘上所包絕緣層剝殼后，在發電機運行時，銅螺釘有3 kA以上電流通過，螺釘膨脹，剝離層間隙變小，故漏氫量不明顯。但發電機停役后，螺釘溫度低，剝離層間隙變大，至發電機轉子漏氣量變大。

（2）2號發電機（ANSALDO QFSN-350-2，350MW，水氫氫冷卻）轉子一點接地問題。

2005年4月8日2:57和4:17出現2次“轉子一點接地報警”。2005年8月4日4:53和20:09先后又出現2次“轉子一點接地報警”。2005年11月26日13:33和18:532 號發電機又出現2次“轉子一點接地報警”。

2006年4月2號機小修，發電機滑環小室解體移位，通過現場滑環組件的仔細檢查，發現滑環風扇風擋上的固定螺絲與滑環風扇東側外緣之間存在碰磨，形成金屬性接觸。

針對導致轉子一點接地的兩處間隙，將絕緣哈夫板上的金屬墊片更換成環氧絕緣墊片，滑環風扇風擋上的螺絲全部更換為盤頭螺釘，使螺釘頭部低于絕緣板的高度，滑環風扇曙螺栓再無碰磨。本次處理后，發電機投運至今已4年，轉子再未出現一點接地報警故障。

發電機轉子一點接地故障對發電機正常運行危害較大，特別是金屬性一點接地若不及時處理，一旦轉子內部或外部回路發生另一點接地，會形成部分匝間短路。大電流會燒損轉子大軸，同時由于轉子磁場不對稱，會引起轉子劇烈振動；轉子大電流也導致轉子本體嚴重磁化，以上三點會影響機組安全運行。

轉子一點接地故障出現，一經檢查找出原因，將及時消除，以避免若再出現一點接地造成的發電機事故，本次發生在2號發電機轉子上的一點接地問題找到原因，及時排除發電機重要隱患。

3 發電機附件設備問題處理

（1）3號發電機（西屋全氫冷，350MW）氫冷器解體泄漏處理。

2009年10月3號發電機大修過程中，對3號發電機氫冷器（A/B/C/D）作投產（1997年）以來的首次解體檢修。由于該氫冷器結構復雜，一直未能進行解體檢查。在本次首次解體過程中，發現氫冷器內部結垢較多，作細軟銅絲刷洗作清洗處理。氫冷器上部板框銹蝕凹坑較多，框平面出現嚴重變形，后在磨床上磨光500μm，去掉凹坑，并對板框找平，但平整度仍超過100μm。發電機氫冷器的水側密封、氣側密封涉及密封墊全面更換。為安全起見，密封墊采用發電機廠提供的西班牙制TN-9001型，厚δ＝1.57mm密封墊，并涂端蓋用流體密封膠。安裝后，發電機出現氫冷器出現大面積漏水漏氣，折算發電機漏氫量達33 m3/天，嚴重超標。后將氫冷器拆除再次解體檢查，并選用進口紙薄墊，厚δ＝2.0mm，涂樂泰587密封膠，氫冷器安裝后，仍漏氣漏水，但漏氣量明顯減少，按當時檢修工期進度，不具備再次更換密封時間，后采取有螺栓緊力進行密封面平整度校正措施，經3天的反復擰緊處理，氫冷器水側密封，氫氣側密封均不再漏。后對發電機充壓縮空氣，進行氣密性試驗，折算成漏氫量5.6 m3/天，修前8.9 m3/天，發電機的密封處理較好。發電機正式投運后，漏氣量在1.5 m3/天左右，發電機密封處理較好。

分析原因：氫冷器的漏氫漏水是密封面變形引起，密封墊受力不均，達不到密封效果，第一次安裝漏氫量大，因所用密封墊過薄，不能被板框密封面壓實，密封效果不佳。第二次密封墊選厚，板框對密封墊能夠基本糾正密封面變形，故泄漏情況減弱。在后來連續三日的螺栓按環周方向逐一反復擰緊，迫使懸空的密封面變形伏貼后壓緊密封墊，使密封墊能完全密封，從而解決氫冷器的泄漏問題。在發電機檢修過程中，涉及如人孔，氫冷器等較大的靜密封面，由于密封面易出現變形，密封面的厚度增加，可提高密封效果，通過反復擰緊螺栓，基本可糾正密封面形變，使得密封件能夠壓實，真正起密封作用。

（2）8號發電機（上汽QFSN-600-2，600MW，2007年投用））運行中氫冷器損壞處理。

2008年7月17日13：30，8號發電機出現氫冷器漏水故障，氫氣快速泄漏，發電機被迫停運.發電機停役后，對發電機作檢查，從檢漏儀A/B/C/D內排出大量的水，總共約有100 kg。查運行記錄，發現在氫冷器漏水前，有閉冷泵切換工作，就地確認閉冷水泵再循環全開后，啟閉冷泵B，閉冷水母管壓力由0.831 MPa升至0.953 MPa；后氫冷器進水壓力調門開始晃動，晃動前氫冷器壓力調整門在手動方式，開度為之前一直保持21.8%。其后晃動呈發散擴大趨勢，幅度10%～32%，閉冷水母管壓力同時發生晃動，手動干預氫冷器壓力調整門無效；此過程，發電機的氫氣壓力也呈現下降，在30 min同氫氣壓力由4.13 bar下降至0.14 bar，此時發電機氫冷器漏水后發電機氫氣進入閉冷水系統。

發電機停役后，對氫冷器作解體檢查，在汽側側氫冷器底部積水槽及其鋼結構件凹處均發現有水殘留，但是在勵側同樣位置沒有發現有水殘留。事后對拆下來的氫冷器進行水壓試驗，確認只有汽側氫冷器D的最上一排有兩根銅管破損，勵側氫冷器正常，后用銅錐將漏水的銅管堵死。

發電機因氫冷器漏進水后，對發電機斷引，測發電機定子繞組絕緣：普通兆歐表500V（由于知發電機受潮嚴重，選較低電壓進行試驗），測得絕緣0.06 MΩ，測試轉子絕緣：試驗電壓60V，發電機轉子絕緣500V，2.9 MΩ。發電機絕緣水平較低，發電機因內漏受潮嚴重，已深度除潮。將發電機出線箱人孔、兩側端蓋處人孔打開檢查，發現出線套管表面，線圈引出線表面油跡斑斑，個別地方仍有較多積油，側端蓋處還存在積油、積水。為盡快能恢復發電機絕緣，對各處積油、積水表面進行清擦，套管表面油跡用酒精清擦，并使用紅外燈對小室內部進行烘烤。打開發電機頂部人孔，用輔汽加熱定冷水溫至70℃，發電機盤車。歷經16h的加熱烘干,效果不彰。通過暖風機將干燥熱空氣鼓入機身，并使大量潮氣從頂部人孔處排出。經過持續干燥約24h，測試發電機定子絕緣：搖表2500 V，A相3680 /1700MΩ，B相1850 /1350MΩ，C相2460 /1600MΩ，泄漏電流與基建投運前相近，具備投運條件。轉子絕緣，500V兆歐表測試，2.6 MΩ，偏低，但在合格范圍。8月23日機組啟機，發電機升壓并網，投運正常。

本次氫冷器漏水的原因是閉冷水進水壓力調整門質量差導致閉冷水壓力波動大，對系統形成水錘作用，氫冷卻器個別銅管在高頻波動壓力作用下疲勞破損，造成銅管破損，致發電機進水故障。對于進水后的發電機干燥處理，雖采取紅外燈烘烤、熱水加溫烘干、熱風干燥，從總體上看，在不抽轉子情況下，通過熱風干燥是效果較好的處理方法，值得推廣。

（3）發電機定子繞組水管堵塞問題及解決。

造成發電機定子繞組水管路堵塞的主因有：電機檢修或制造中形中的異物,如膠墊斷裂物、水系通統濾網破裂致異物進入，氧化銅沉淀物積垢造成堵塞。參照《國電發1999－579汽輪發電機運行規程》735項：發電機累計運行2個月以上，遇有停機機會，應對定轉子回路進行反沖洗，以確保水回路的暢通。利港電廠根據規程，并結合本廠實際情況，將定子反沖洗周期控制在每年一次，從反沖洗效果看，還是明顯的，在2010年的6號發電機檢修返沖洗過程中，第一次發現錐形濾網中有較多泥垢，堵塞在濾網的孔眼上。且在第3次反沖洗沖出一塊黑色小銅屑，由于該機組為新機組，檢查發現為制造遺留物。2009年在對1號發電機進行反沖洗，從繞組水管中沖出3片長度為7mm的黑色銅環，根據銅環外形判斷是制造時殘留的銅屑片。已投運多年，多次反沖洗未能沖出，這次意外沖出可能另有原因，后檢查發現本次反沖洗壓力較以往要高，當時因壓力調整閥出問題，反沖洗水壓力意外由原來的2 bar上升至3.5 bar?？梢婇_展發電機反沖洗工作時，壓力低影響效果，應選擇接近于發電機正常運行時的額定水壓，現已將反沖洗的水壓力標準改為3.5 bar。

4 結束語

上述為利港電廠近年來發電機在檢運過程中遇到的一些重要問題及對問題的分析和處理，這些重要問題的及時解決，對于利港電廠發電機長年健康運行起到不可忽視作用。

[1] 李偉清.汽輪發電機故障檢查分析及預防[M].北京：中國電力出版社，2002.

[2] 陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京：中國科學技術出版社，2001.

[3] QFSN-600～660-2型汽輪發電機說明書[S].上海：上海汽輪發電機廠出版，2009.

[4] 國電發1999－579汽輪發電機運行規程[S].北京：中國電力出版社，1999.