貴州省習水發(fā)電廠#4機組發(fā)電機轉子#4、#5軸頸修復

摘要：習水發(fā)電廠#4機組發(fā)電機轉子#4、#5軸頸在運行中被

拉傷，嚴重影響汽輪發(fā)電機組軸系運行的穩(wěn)定性。在2010年7月進行的A修中，采用微脈沖焊接技術對軸頸進行了修復。

關鍵詞：發(fā)電機轉子 軸頸 脈沖焊接

1 概況

習水發(fā)電廠4×135MW機組發(fā)電機，由上海發(fā)電機有限公司生產(chǎn)，汽輪發(fā)電機組軸系共5道軸承，發(fā)電機汽端為#4軸承，勵端為#5軸承。#4軸承與汽輪機#3軸承共同支撐于#3軸承座上，#5軸承支撐于發(fā)電機勵端的落地式軸承座。

2010年7月，習水發(fā)電廠開展#4機組A修，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機轉子#4、#5軸頸被嚴重拉傷，最大傷痕寬度達到15mm，其它較小的傷痕寬度有8mm、5mm不等，寬度較小的傷痕若干，深度1mm左右，軸頸拉傷較為嚴重。

2 軸頸拉傷的原因分析

汽輪發(fā)電機組軸頸拉傷的原因通常是由于系統(tǒng)中有雜物。一般情況下，新安裝機組是由于油系統(tǒng)管道臟，有電焊渣、金屬氧化皮等雜物隨油進入軸瓦，磨損軸頸。而老機組是由于油系統(tǒng)管道內(nèi)的雜物，在運行中進入軸瓦造成軸頸磨損拉溝。此外，由于潤滑油系統(tǒng)中的油箱及管道清洗完后難免還帶有微小金屬顆粒及雜質(zhì)，在長期運行過程中對軸頸產(chǎn)生磨損和拉傷。據(jù)了解，拉傷的多是在油系統(tǒng)管道末端的軸頸，這是因為管道末端的雜物較多。

發(fā)電機轉子是汽輪發(fā)電機組的關鍵部件，軸頸的損傷缺陷，影響運行時油膜的均勻性能、機組的振動性能。轉子軸頸磨損、拉傷后改變了軸瓦與軸頸處油膜的承力方式，影響機組安全穩(wěn)定運行，將給機組安全帶來嚴重的危害，所以必須進行修復，以消除設備的安全隱患。

3 方案選定

根據(jù)咨詢，目前可采用的處理方式有三種方案：

方案一：返廠處理，發(fā)電機轉子若返廠處理，首先是處理時間超過45天，檢修時間不允許；廠家的方案是將軸頸車小，然后配置相應尺寸的軸瓦，此方案優(yōu)點是精度高，表面光潔度好，缺點是軸頸尺寸減小，強度減低需要重新配瓦，軸瓦互換性差，且周期長、費用高，現(xiàn)場無法處理。

方案二：刷鍍修補，此方案優(yōu)點是易于現(xiàn)場處理，工期短，能保證軸頸原設計尺寸，費用較低。缺點是鍍層結合強度較低，鍍層厚度大，應力也增大，鍍層耐磨性差，隱患較大。

方案三：微脈沖焊，此方案易于現(xiàn)場處理，工期短，能保證軸頸原設計尺寸，費用較低，缺點是速度較慢。較上述兩種方案風險小得多，而且負責處理的東方汽輪機有限公司運用此技術成功處理過多個電廠的汽輪發(fā)電機轉子軸頸，技術比較成熟，得到用戶的好評，經(jīng)習水發(fā)電廠相關專業(yè)人員研究決定，采取微脈沖焊的方式對軸頸磨損、拉傷處進行修復。

4 微脈沖焊工藝簡介

4.1 微脈沖焊原理

微脈沖焊是一種先進的冷焊工藝技術，在焊接過程中每次脈沖焊接面積小于0.5mm2，輸入的能量小于250焦耳，放電時間小于0.1秒，作用于焊接面的能量使基材和焊材被瞬間高溫冶金熔合，由于焊接能量輸入很小，焊接過程中基材宏觀沒有溫度升高，對基材的熱影響很小。微脈沖焊所使用焊材與轉子表面硬度接近（HB260左右），和基材熔合較好，有一定韌性，熔合界面的金相組織和基材組織沒有大的變化。采用微脈沖焊修復拉毛、劃傷的轉子，不會對轉子本體材料產(chǎn)生不利影響，現(xiàn)場施工安全方便。

4.2 微脈沖焊的特點

微脈沖焊修補工藝是一種具有較好的綜合性能的工藝，與其他現(xiàn)有的表面修復工藝相比，最大的區(qū)別有以下幾點：

熱輸入小：對基體幾乎無熱影響和變形，與焊接或噴焊（工作表面溫度均大于1000度）比，微脈沖焊對轉子的熱影響可以忽略不計，避免了因熱輸入大對轉子基體材料產(chǎn)生的熱影響區(qū)域變形。

結合強度高：微脈沖焊修補層與基體表面呈冶金結

合，與刷鍍的機械結合相比，結合強度高出很多。

施工比較方便：電刷鍍要求轉子以一定速度轉動，且需要腐蝕用的鍍液，而這些缺點在微脈沖焊補過程中是不存在的。

修補部位材料硬度和原基材硬度接近，硬度差值通常小于50HB。

5 修補工藝與技術指標

5.1 修補工藝

測量：用平尺和塞尺測量磨損面溝槽的寬度和深度，并作好記錄。用著色探傷的方法檢查軸面有無裂紋，用簡易硬度儀檢測表面硬度是否在允許范圍內(nèi)。

修復：用丙酮反復擦拭修復部位及相鄰部位，去除表面污垢。用電動砂輪或手動磨具去除轉子軸面上的疲勞層和氧化層，使轉子露出新鮮活化基體。若轉子軸面存在裂紋，硬度偏高（HB大于350），采用機械方法去除這些缺陷，裂紋深度超過2mm，作原因分析、金相分析、強度計算等，再作處理方案。

修整、保護：采用機械方法把需要修復面磨修規(guī)整，以使以后修補層均勻嚴實。用膠帶等絕緣材料保護相鄰不需修復部位，以免被損傷。

脈沖微焊：根據(jù)修復部位溝槽寬度和深度，裁制片狀補材（片材厚度一般在0.10～0.25間），用脈沖微焊技術將補材熔接在被修復基材上，若溝槽過深，采用多層修補，直至幾何尺寸達到要求。

修磨：最后一層修補層一般要高于相鄰基準面0.50～

0.70mm，采用現(xiàn)場鉗工技術修磨，使其達到規(guī)定的技術要求。

5.2 技術標準及檢測

修復處理后，修補層達到了以下技術要求：

①用刀口尺和塞尺檢測，修補面與相鄰未損傷面的尺寸差不大于0.04mm。

②修補面的橢圓度不大于0.03mm。

③修補面的錐度不大于0.03mm。

④修復層的表面粗糙度達到Ra0.8（表面允許存在少量不連續(xù)的電擊麻點）。

⑤修補層與基體熔合牢固，機組在正常工況下（不斷油、油質(zhì)合格，振動不超標）不出現(xiàn)脫落、起皮現(xiàn)象。

⑥修補層的表面硬度與軸面硬度相當，采用簡易硬度儀測量。

⑦在修補過程中，不出現(xiàn)對轉子熱影響、熱變形，轉子表面溫度在50℃以下。

6 其它處理

為防止再次出現(xiàn)軸頸拉傷，還須對油系統(tǒng)、軸承等進行全面的檢查。

主油箱進行徹底清洗；油箱內(nèi)的濾網(wǎng)和三個冷油器濾網(wǎng)進行徹底清洗并對破損的進行更換，油系統(tǒng)進行三天以上的油循環(huán)沖洗；頂軸油系統(tǒng)進行全面檢查，確保系統(tǒng)清潔的同時重新調(diào)整各軸頸的頂起高度。

軸承自位能力的檢查，軸承良好的自位能力可確保軸承與軸的隨動，最大限度地保證軸承與軸頸的不發(fā)生單側磨損。為確保各軸承的正常運行，全部進行了翻瓦檢查并復核緊力、頂隙等尺寸，尤其檢查球面的接觸情況，確保軸承有良好的自位能力。

7 處理后的運行情況

經(jīng)過處理后轉子靜態(tài)頂軸高度符合要求，盤車狀態(tài)各頂軸油壓力正常，盤車電流正常。機組正常帶負荷運行后，各軸承瓦溫、回油溫度均正常，瓦振均在30μm以下，處理后機組已連續(xù)運行九個月，軸系各運行參數(shù)良好，確保了機組安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]135MW機組汽輪機、發(fā)電機說明書及隨機圖紙.

[2]《電力建設施工及驗收技術規(guī)范》（汽輪機篇、發(fā)電機篇）、《火電施工質(zhì)量檢驗及評定標準》（汽輪機篇、發(fā)電機篇）.

[3]黃小鷗，江瑞軍.大型發(fā)電機轉子軸徑磨損區(qū)域的電火花堆焊修復[J].焊接，2000（12）.

作者簡介：莫讓恒，1992年華北電力學院畢業(yè)，現(xiàn)任習水電廠熱機分場主任。