百萬千瓦發(fā)電機(jī)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題及原因探究

文聆安，江 旭，饒 勇，吳艷平

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東惠州 516363）

0 引言

憑借在節(jié)能降耗方面的顯著優(yōu)勢(shì)，超超臨界機(jī)組在我國(guó)正得到大力發(fā)展，相應(yīng)的發(fā)電機(jī)單機(jī)容量也越來越大，達(dá)到百萬千瓦級(jí)。其中，上海電氣生產(chǎn)制造的THDF 125/67型百萬千瓦發(fā)電機(jī)應(yīng)用最為廣泛，本文就該型發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行闡述。

1 發(fā)現(xiàn)的問題及原因探究

1.1 轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地報(bào)警

某電廠百萬千瓦發(fā)電機(jī)采用西門子THYRIPOL靜態(tài)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，勵(lì)磁電流通過碳刷和滑環(huán)引入轉(zhuǎn)子繞組形成通路，勵(lì)磁柜與碳刷室之間為封母連接。

電廠運(yùn)行初期，發(fā)生過轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地報(bào)警。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)碳刷室內(nèi)軸承箱少量漏油，受碳刷室內(nèi)溫度及風(fēng)壓影響形成油霧，沉積在刷架平臺(tái)。同時(shí)，碳刷與滑環(huán)間摩擦產(chǎn)生的碳粉無法全部被抽風(fēng)機(jī)帶走，散落部分與沉積的油污形成連通介質(zhì)，造成絕緣降低，引起轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地報(bào)警。將油污及碳粉清潔后，一點(diǎn)接地報(bào)警隨之消除。

轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地投報(bào)警，兩點(diǎn)接地投滅磁，為了保護(hù)轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)行，停機(jī)修復(fù)了碳刷室內(nèi)軸承箱漏油問題，并定期對(duì)碳刷室進(jìn)行清潔，確保碳刷室運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)行至今，未發(fā)生轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障報(bào)警。

1.2 接地碳刷維護(hù)

發(fā)電機(jī)接地碳刷用于消除轉(zhuǎn)子大軸對(duì)地電壓，并參與轉(zhuǎn)子繞組接地保護(hù)。某電廠轉(zhuǎn)子大軸接地碳刷隨機(jī)備件為純碳型，純碳硬度低，磨損快，使用壽命短。發(fā)電機(jī)廠家推薦采用摩根牌號(hào)為AG20 EG5U的含銀雙層接地碳刷，該碳刷硬度適中，接地導(dǎo)通性好。但由于期間該發(fā)電機(jī)6、7號(hào)瓦正處于振動(dòng)較大的狀態(tài)，新接地碳刷投入使用后，碳刷出現(xiàn)跳動(dòng)打火、刷辮斷裂、碳刷溫度過高、碳刷斷角、銀碳層剝離等問題，后陸續(xù)通過碳刷換型（摩根AG50 EG5U型和美國(guó)CAT PO1型雙層接地碳刷）、嘗試用銅辮子代替接地碳刷、改變碳刷彈簧壓力等方法，均無法消除以上現(xiàn)象，初步將原因歸于軸系振動(dòng)。

機(jī)組停運(yùn)后，對(duì)大軸進(jìn)行了重新配重，消除了軸振偏大問題。但碳刷斷角、跳動(dòng)、打火等問題仍然存在，懷疑碳刷滑道受硬質(zhì)碳刷與軸系振動(dòng)的共同作用產(chǎn)生了不規(guī)則損傷。通過將碳刷刷架位置外移，成功解決了之前的問題。

1.3 定子繞組端部固有頻率超標(biāo)

根據(jù)GB/T 20140-2006《透平型發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性和振動(dòng)試驗(yàn)方法及評(píng)定》的要求，發(fā)電機(jī)定子繞組端部（剛性）不應(yīng)存在95 Hz～110 Hz的橢圓振型模態(tài)。某電廠百萬千瓦發(fā)電機(jī)汽側(cè)鼻端及槽口分別在固有頻率109.5 Hz、108.5 Hz點(diǎn)處存在橢圓振型模態(tài)；勵(lì)側(cè)鼻端及槽口分別在固有頻率105.0 Hz、104.0 Hz點(diǎn)處存在橢圓振型模態(tài)。

西門子公司稱“該機(jī)型的端部繞組用樹脂材料完全填充，端部繞組結(jié)構(gòu)中零件之間的相對(duì)位移是不可能產(chǎn)生的。從西門子公司對(duì)于該機(jī)型端部繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的許多年來的經(jīng)驗(yàn)看，無已知的、或報(bào)道的相關(guān)振動(dòng)問題。此外，該機(jī)型端部繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是特性化的，具有非常高的阻尼系數(shù)，較其他機(jī)型要大于兩倍以上，所以認(rèn)為該機(jī)型端部繞組結(jié)構(gòu)的自然頻率接近于運(yùn)行頻率的倍頻，不會(huì)導(dǎo)致振幅的增加。因此，該機(jī)型的頻率狀態(tài)將不會(huì)對(duì)端部繞組結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害或?qū)е履p的增加?！倍ㄗ佣瞬拷Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 定子端部結(jié)構(gòu)

為了防止端部繞組振動(dòng)帶來的危害，該電廠在發(fā)電機(jī)定子汽勵(lì)兩端端部繞組上安裝了測(cè)振裝置進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)監(jiān)視，運(yùn)行幾年，未發(fā)現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)。大修檢查，也未發(fā)現(xiàn)定子端部繞組松動(dòng)及磨損產(chǎn)生黃粉現(xiàn)象。

1.4 定子繞組端部大錐環(huán)支架焊縫出現(xiàn)裂紋

該類型發(fā)電機(jī)定子繞組端部采用封閉大錐形設(shè)計(jì)，高強(qiáng)度玻璃纖維夾緊螺栓及壓板和墊條將繞組線棒牢固地支撐在玻璃纖維制成的剛性錐形支撐環(huán)上，在線棒兩側(cè)填充塑性填料固化[1]。制造廠家提出大錐環(huán)支架焊縫可能出線裂紋（如圖2所示），并且裂紋一般在投產(chǎn)初期發(fā)生。建議發(fā)電機(jī)拆蓋修理時(shí)，將支架焊縫列入檢查范圍。

圖2 支架及支架焊縫

1.5 轉(zhuǎn)子槽底墊條運(yùn)行中甩出

某電廠百萬千瓦發(fā)電機(jī)故障后大修，抽出轉(zhuǎn)子發(fā)現(xiàn)一槽底墊條脫出原位置4米左右。槽底墊條的主要作用是用于墊高轉(zhuǎn)子繞組，使轉(zhuǎn)子繞組與楔下墊條及槽楔能良好配合。如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)子槽內(nèi)布置圖

轉(zhuǎn)子繞組及槽內(nèi)墊條在運(yùn)行時(shí)主要受離心力作用，且為松槽楔設(shè)計(jì)，所以槽底墊條在運(yùn)行時(shí)軸向僅受與槽絕緣及槽底之間的摩擦力。轉(zhuǎn)子繞組通風(fēng)系統(tǒng)為汽勵(lì)兩端雙進(jìn)風(fēng)方式，在轉(zhuǎn)子中部通風(fēng)孔匯流后，通過定轉(zhuǎn)子間隙流回氫冷器。如果兩端風(fēng)量存在壓差，使槽底墊條受力，就可能引起槽底墊條軸向移位。為了防止槽底墊條脫出，制造廠用JX-9粘結(jié)劑將槽底墊條均勻粘在槽底[2]。槽底墊條位置情況可通過護(hù)環(huán)內(nèi)側(cè)目視檢查，經(jīng)粘結(jié)處理后，未發(fā)現(xiàn)槽底移位現(xiàn)象。

1.6 轉(zhuǎn)子本體配重螺栓松動(dòng)

該類型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)孔處槽楔墊條用內(nèi)六角小螺栓固定，并在螺紋口施加破環(huán)性止動(dòng)點(diǎn)，槽楔兩端依靠環(huán)鍵固定。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組與阻尼繞組之間設(shè)有四排專用于校準(zhǔn)動(dòng)平衡的大齒，大齒按一定間隔布置配重螺栓。轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)端部環(huán)狀軌道可安裝配重塊。

某電廠百萬千瓦發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)制造廠修理、重新配重后返回電廠，檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子本體上有一配重螺栓松動(dòng)，螺栓已部分脫出、螺栓口止動(dòng)失效，用手可輕松擰下。同時(shí)，護(hù)環(huán)處配重塊松動(dòng)易脫落。見圖4所示。

轉(zhuǎn)子本體上螺栓松脫對(duì)于高轉(zhuǎn)速運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)而言是致命的，螺栓脫出會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞定子鐵芯，修復(fù)難度極大。對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢查時(shí)，有必要對(duì)配重螺釘?shù)乃删o及止動(dòng)效果進(jìn)行全面檢查，并對(duì)止動(dòng)效果差的螺栓重做止動(dòng)，確保轉(zhuǎn)子運(yùn)行安全。

百萬千瓦發(fā)電機(jī)各方面性能優(yōu)越，得到了全面發(fā)展的機(jī)遇和空間。但隨著該型機(jī)組的廣泛應(yīng)用，一些由于設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)等方面的不足逐漸顯露出來，值得共同關(guān)注，提出解決辦法，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性。

圖4 轉(zhuǎn)子本體配重螺栓

2 結(jié)束語

［1］上海電氣.THDF 125/67百萬千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行和維護(hù)手冊(cè)［Z］.2006.

［2］文聆安，汪進(jìn)鋒，江旭.1000 MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子剝離線棒絕緣修理工藝［J］.大電機(jī)技術(shù)，2013（7）：134-136.