600MW汽輪發電機定子鐵心及通風齒條松動處理情況

陳少磊

（福建華電可門發電有限公司，福建 福州 350000）

1 汽輪發電機定子鐵心通風齒條斷裂松脫的原因分析及危害

某4*600MW大型海濱火力發電廠四臺發電機均采用上海發電機廠生產的QFSN-600-2型水氫氫汽輪發電機。

QFSN-600-2型水氫氫汽輪發電機機座是用優質中厚鋼板及鍋爐鋼板冷作拼焊而成，定子機座與鐵心間采用高強度彈簧板高效隔振裝置，大大減輕鐵心電磁倍頻振動對基礎的作用。定子鐵心為多路徑向氫表面冷卻，端部結構件也為氫表面冷卻。鐵心采用 0.5mm厚扇形高導磁率、低損耗的無取向冷軋硅鋼片迭裝而成。在扇形硅鋼片的兩側表面涂有F級環氧絕緣漆。定子鐵心軸向用反磁支持筋螺桿和對地絕緣的高強度反磁鋼穿心螺桿，通過兩端的壓指、壓圈及分塊壓板用螺母擰緊成為整體，經過數次冷態和熱態加壓、并緊固螺母而成為一個結實的鐵心整體。在鐵心的兩邊端齒上開有分隔槽，并用粘結膠將邊端粘結形成整體。

汽輪發電機在運行過程中需要承受機械振動、電磁力與熱力的共同作用；鐵心疊加工藝及硅鋼片絕緣漆刷涂工藝不良、鐵心各穿心螺桿緊力不均勻都有可能造成定子鐵心松動，通風齒條脫落。對發生過鐵心松動、磨損的QFSN-600-2型發電機進行技術分析，得出具體原因如下。

（1）鐵心端面平整度不好，造成第一檔風道隔筋大面積斷裂、脫落、最終導致鐵心松動、磨損。

（2）穿心螺桿與定位筋螺桿的配合失衡，導致鐵心松動、磨損。

（3）緊固螺桿彈性回松、片間漆膜收縮等原因，導致穿心螺桿剩余預緊力非均勻性降低，致使鐵心松動、磨損。

（4）風道隔筋（軛部為不銹鋼材質、齒部為黃銅材質）存在個別高低不平，導致貼心松動、磨損。

（5）風道齒部隔筋材質可能達不到設計強度要求，使隔筋容易斷裂，導致鐵心壓緊力度下降，最終導致鐵心松動、磨損。

（6）發電機運行中密封瓦漏油，發電機內部長期存在油污，在一定程度加速了定子鐵心的松動、磨損。

發電機定子鐵心一旦松動、磨損，磨損的鐵粉、碎屑將會與油污混合，附著在定子表面；如果沒有油污，磨損的鐵粉、碎屑將會在機內飛散，并進入發電機轉子風道內部，金屬碎屑嵌入定子鐵心片間，導致局部鐵心片間短路過熱；鐵心的磨損還將導致與鐵心接觸的定子線棒側面絕緣磨損，造成定子接地；同時碎屑還將轉子表面打出麻點，并進入轉子通風道內。發電機鐵心一旦受損。現場修復難度大，嚴重情況下需要返廠，由此將產生高昂的檢修費用。無法正常運行造成的經濟損失和公司形象受損都是不可估量的。

2 某廠四臺機組日常運行及檢修

該廠#1、#2發電機鐵心疊壓由日本三菱公司完成，分別于2006年7月、10月投產；#3、#4發電機由上海發電機廠自主疊壓，分別于2008年8月、11月投產發電。根據日常點檢及運行監視數據，四臺發電機定冷水系統、氫系統、密封油系統均運行正常，發電機運行時各電氣量正常，四臺發電機運行情況良好。為了保證機組的安全穩定運行，該廠分別于2010年 1月、2月、4月、11年 4月分別對 #1、#3、#4和 #2發電機進行了全面檢查，檢查鐵心風道齒條、穿心螺桿以及定位螺桿的緊力情況，并在必要時按照相關工藝守則進行相應的補償。

在此選取有代表性的#2、#4發電機檢查處理情況進行簡單介紹。

3 某廠#2、#4發電機定子鐵心檢查及處理

3.1 鐵心整體檢查及處理情況

檢查情況 處理情況#2機定子膛內油污不多，但漏油嚴重，工作時仍有油滴落。鐵心表觀檢查發現鐵心無水斑、銹蝕、金屬或絕緣粉末等重大異常，也無局部短路過熱痕跡。勵端第23槽第9檔位置有磕碰，為抽轉子時候不小心碰傷。勵端42槽，其中22槽槽口有黑油，并且僅單側有；勵端2號41號穿心螺桿螺母部位發現大量黑油。一、鐵心磕碰傷對磕碰傷位置進行清理，并用酒精擦洗干凈。磕碰傷位置最終鐵損試驗時未發現熱點。二、齒壓板、穿心螺桿部位鐵心油污處理檢查發現槽楔緊力、端部墊塊緊力、及穿心螺桿緊力均合格，因此線棒槽口位置及穿心螺桿部位無松動。黑油主要是發電機漏油嚴重引起。因此需仔細測量密封瓦直徑間隙、軸向總間隙、橢圓度等尺寸，安裝時仔細調整。#4機鐵心整體情況良好，齒頂平整，表面較為干凈整潔、未見有明顯黑色油污，整個鐵心未發現有風道齒條斷齒，缺失等異常現場。同時特別對汽勵兩端端部進行了細致檢查，未見異常現象。但發現在勵端階梯段第3檔鐵心第3個階梯和第四個階梯交界處放置的絕緣補償墊片有凸出貼心表面的現象，最大凸出為2 m m左右無需處理

3.2 鐵心風道齒條剩余緊力檢測

發電機運行一段時間，在溫度、振動等工況的作用下會使得矽鋼片層間嚙合的更好，造成出廠預緊力下降。鐵心緊力下降嚴重會導致通風槽鋼出現松動（風道齒條松動），同時造成矽鋼片絕緣磨損，絕緣輕微磨損鐵心表面一般會出現黑油，絕緣嚴重磨損的會導致鐵心燒壞，線棒接地短路。因此齒條緊力檢查相當關鍵。根據上海發電機廠要求，汽勵端前六檔緊力小于60N，本體緊力小于50N的齒條需進行緊力補償，補償后汽勵端六檔不小于100N,本體不小于90N。

#2機

使用推力計全檢了汽勵兩端各6檔風道板全部齒條，本體每個風區抽檢一圈進行了檢查，鐵心齒條緊力合格。

#4機

初步使用推力計檢測汽、勵兩端各6檔風道全部齒條、本體其余的每個風區各一檔（分別為第18檔、26檔、33檔、41檔、48檔、56檔、63檔、71檔和79檔，共計9檔）齒條的剩余緊力，檢測結果表明汽勵兩端、鐵心本體抽檢的一檔齒條均出現不同程度的松動。具體情況主要如下：

（1）勵端端部出現松動的齒條比較多，基本上為第2號、3號齒條出現松動，端部6檔風道共計有91根齒條出現松動，剩余緊力大都在60～90N左右

（2）汽端端部6檔齒條松動的情況較少，僅有4根齒條松動，剩余緊力也大都在70～80N左右

（3）中間第2～10風區抽檢的各一檔風道齒條（一檔風道共計有42×4=168根齒條）出現松動的情況如下：

第2風區，第18檔風道松動齒條數目為10根；

第3風區，第26檔風道松動齒條數目為42根；

第4風區，第33檔風道松動齒條數目為20根；

第5風區，第41檔風道松動齒條數目為37根；

第6風區，第48檔風道松動齒條數目為7根；

第7風區，第56檔風道松動齒條數目為39根；

第8風區，第63檔風道松動齒條數目為23根；

第9風區，第71檔風道松動齒條數目為24根；

第10風區，第79檔風道松動齒條數目為3根。

根據檢測結果初步確定勵端端部第1風區用環氧玻璃布板斜楔片處理墊緊2檔，汽端端部和中間每個風區根據松動情況進行局部補償。對鐵心汽勵兩端、本體風道齒條緊力進行了補償和完善。鐵心勵端端部斜楔片打入的深度最大約為40～50mm左右。整個鐵心打入的斜楔片為359片左右，并在鐵心敲入斜楔片部位漆多次涂刷瞬干膠，固化后再用漆刷在鐵心處理位置斜楔片處涂刷53841WC粘接漆，待其固化后再次涂刷，至少反復4～6次。

3.3 松開機座夾緊環

為了更好的收緊定子鐵心，將#2、#4發電機汽、勵兩端冷卻器罩人孔蓋板、機座頂部 9個夾緊環的人孔蓋板均打開。剪斷所有共計11個夾緊環的保險鋼絲，松開螺釘。

3.4 穿心螺桿剩余緊量檢查及收緊

按設計規定600MW整體式發電機穿心螺桿額定緊力176000N（1259bar）。檢修期間應使用專用液壓拉伸器檢測穿心螺桿剩余緊力。

#2機

檢測汽端所有42根穿心螺桿剩余緊力，汽端穿心螺桿的剩余緊力較好，穿心螺桿平均剩余緊力1000bar，為額定緊力的80%左右，應該恢復至額定緊力。對發電機穿心螺桿直接按100%拉緊力直接進行收緊。（圖紙設計的穿心螺桿拉緊力為：176000N，對應的液壓拉伸器的壓力為1259.49Bar），收緊后，對汽端穿心螺桿伸出螺母平面長度進行了測量。穿心螺桿收緊變動量平均為2.27mm。

#4機

檢測汽端所有42根穿心螺桿剩余緊力，發現穿心螺桿剩余緊力情況一般，平均剩余緊力為額定緊力的 70.26%。根據工藝守則要求，為了達到更好的收緊效果，決定分成兩步，先以額定緊力的75%收緊穿心螺桿，然后再以100%額定緊力收緊所有穿心螺桿。收緊后，對汽端所有穿心螺桿伸出螺母平面長度進行了測量，穿心螺桿平均收緊量為3.23mm。通過75%、100%額定緊力這兩步操作對所有穿心螺桿進行了有效的緊力補償。

3.5 定位螺桿剩余緊量檢查及收緊

#2機

檢測汽、勵兩端圓周上下左右 90°位置四根定位螺桿（1號、10號、21號、31號），定位螺桿額定緊力為 690N-M（190.34bar,HYTORC STEALTH2），汽勵端平均剩余緊力為160bar，為額定緊力的91.43%。抽檢發現汽勵兩端定位螺桿剩余緊力高于設計要求的80%，故直接按照190.34bar進行收緊。收緊后，對汽勵兩端定位螺桿伸出螺母平面長度進行了測量，定位螺桿收緊變動量勵端平均為0.35mm汽端平均為0.26mm。

#4機

檢測汽、勵兩端圓周上下左右 90°位置四根定位螺桿（1號、10號、21號、31號）的當前緊力，根據測量結果可知汽端平均剩余緊力為額定緊力的 57.13%，勵端平均剩余緊力為額定緊力的 56.48%，定位螺桿剩余緊力情況一般。為了達到更好的收緊效果，故決定也將汽勵兩端所有定位螺桿緊力均先收緊到額定緊力的75%，然后再將所有定位螺桿均收緊到額定緊力的 100%。將汽勵兩端所有定位螺桿均收緊到額定緊力的 100%。收緊后，對汽、勵兩端定位螺桿伸出螺母平面長度進行了測量，汽端平均收緊量為2.16mm、勵端平均收緊量為 1.72mm。

3.6 復檢鐵心風道齒條剩余緊力

收緊汽端穿心螺桿、汽勵兩端定位螺桿后，對所有測量和打斜楔片補償過的汽勵兩端端部和鐵心本體風道齒條進行了復檢，復檢結果良好，#2、#4發電機齒條剩余緊力均大于127N，滿足要求，未發現有松動情況出現。說明鐵心收緊后達到了預期的效果且未引起原緊力良好的齒條出現松動現象。

3.7 夾緊環復位

按照圖紙規定的額定緊力收緊了松開的#2、#4發電機汽、勵兩端冷卻器罩內夾緊環和機座頂部的所有夾緊環螺釘并穿好鋼絲固定。

3.8 定子鐵心絕緣電阻測試

#2、4發電機定子鐵心經過再收緊后，檢查穿心螺桿對地絕緣電阻、分塊壓板對地絕緣電阻。分別用 500V直流兆歐表測量穿心螺桿對地絕緣電阻和250V直流兆歐表測量汽、勵兩端分塊壓板對地絕緣電阻，均大于10兆歐姆。

穿心螺桿對地絕緣電阻、分塊壓板對地絕緣電阻大于10兆歐姆為絕緣正常情況，故測量結果表明穿心螺桿和汽、勵兩端分塊壓板對地絕緣電阻皆能滿足要求，符合機組運行標準。

3.9 保險敲洋沖

對#2、#4發電機穿心螺桿和定位螺桿打洋沖保險，每根螺桿外側打一處，工具采用Q191-298平頭洋沖。

3.10 鐵損試驗：

在上述各步驟進行完畢后，進行鐵損試驗。采用6kV電壓，試驗磁場強度1.4T，45min，實際測試試驗電流約500～600A，檢查鐵心溫升、溫差及單位損耗。#2、#4發電機試驗結果鐵心無熱點，各項數據均符合相關國家標準及廠家出廠標準。

4 分析與建議

通過對比#2、#4發電機的檢測與處理情況可以發現，同廠家同型號發電機生產工藝不盡相同，生產質量也有高低之分。發電機廠應加強制造質量控制，保證主設備不帶隱患出廠是最重要的基礎保證。作為發電企業，在設備監造階段，應加強設備監造，應將鐵心壓緊力、鐵心壓裝平整度、鐵損、鐵心外觀、定位及穿心螺桿緊力配合、螺母的鎖緊等列入監造項目。同時，要注意收集設備建造階段的原始試驗資料，以便于以后的分析比較及試驗。并且運行中加強對鐵心溫度的監督和分析,注意記錄并分析鐵心溫度的變化趨勢,松動磨損的故障部位如果有溫度測點,溫度指示會升高。特別注意對相同工況下的歷史數據進行比較,以及時發現鐵心的異常變化。在發電機運行一個周期后，應再次復查發電機的鐵心松動情況，必要時進行一定的補償，確保發電機組能在一個較長的周期內安全穩定運行。

[1]張俊珍，師威，曹永躍.QFSN-600-2型發電機鐵心損壞分析 河北電力技術,2007.

[2]張輝.上汽產QFSN-600-2型發電機定子鐵心故障的分析、處理及預防措施探討.電力技術，（77），63～71.