水輪機上導軸承滑轉子松動原因分析

占樂軍，許義群

(華能瀾滄江水電有限公司，昆明 650241)

0 前言

某水電站是金沙江中游河段規劃的第六級水電站。共裝有5 臺套水輪發電機組。發電機為半傘式結構，額定水頭67 m，額定轉速83.3 r/min，型號為SF360－72/16970，單機額定功率為360 MW，總裝機容量為1 800 MW。上導軸承主要由上導滑轉子、軸承瓦、楔形板、油冷卻器等組成。上導滑轉子由滑轉子外環件、內環件(含內環套筒及絕緣層)精加工熱套而成，絕緣層由環氧玻璃坯布包壓在內環套筒上，使上導軸承與轉軸之間具有足夠的絕緣性能，滑轉子結構詳見圖1。

圖1 水電站上導軸承裝配圖

滑轉子外環件與內環絕緣層之間的設計裝配緊量為0.315～0.6 mm。

電站機組首次手動啟動試運行歷時4 小時，機組滑環室突然發出異常聲響，立即停機檢查:

1)下層轉子引線與集電環之間連接螺栓剪斷;

2)轉子引線錯位變形;

3)滑轉子出現松動并發生周向位移，位移量約100 mm。

1 原因分析

初步分析判斷滑轉子外環與內環絕緣層間的廠內熱套裝配預緊量不足，機組運行后由于瓦溫和油溫升高導致滑轉子外環膨脹，滑轉子外環與內環絕緣層間預緊量消失，在慣性力的作用下導致滑轉子外環件松動，與內環絕緣層間產生了相對周向移動，造成勵磁引線變形及連接螺栓剪斷。故障滑轉子返廠，將內、外環件拆開后的檢查分析發現是加工誤差及工序控制不嚴，裝配緊量不符合要求及裝配接觸面積不夠是造成滑轉子松動的直接原因。

2 處理過程及改進

2.1 處理工藝

滑轉子拆開后，上車床將內環件原絕緣層車削清除干凈。準備好足夠的0.2 mm 厚環氧玻璃坯布，固化劑及環氧樹脂。將裁剪好的坯布用熱風設備加熱，溫度在50～60℃左右，以坯布軟化和表面絕緣膠不粘手為前提，將調好絕緣膠均勻刷于滑轉子內環套筒外表金屬面上開始包裹貼合坯布，使環氧玻璃坯布能粘結緊固并平整，每層需及時均勻足夠涂刷膠液，所用力度適宜，并用電煲斗修平，擠出層間空氣，坯布搭接不重疊，接縫小于10 mm。包至7 層再包裹銅絲網，將銅絲網用膠水粘在絕緣層外，要求銅絲網不歪斜、不開口、表面平整，上、下兩端必須低于絕緣層15 mm 左右，以防止銅絲外露，工藝要求繼續粘貼坯布至20 層，裝上專制包箍熱縮帶將其包緊，進電爐箱預熱，加熱工件升溫到100℃左右，加熱2 小時，繼續升溫到135℃左右保溫6 小時，隨爐冷卻后將熱縮帶拆除，冷卻后將內環件上車床，第一次絕緣層精車后發現中上部約有50%面積區域存在空心現象，敲擊或按壓檢查，能聽到空心聲又能看到按壓變形的痕跡，分析原因為電爐箱加熱溫升失控，溫升過快，并且熱風直接吹向絕緣層表面上，導致環氧玻璃坯布內含的環氧樹脂膠流失過多造成的。再一次將絕緣層全部車削掉并重新包裹絕緣層，修改加熱工藝，溫升控制在60℃度保溫24 小時，溫升至100℃時保溫2小時，繼續升溫到135℃左右保溫6 小時，再隨爐緩慢冷卻至室溫。在加溫固化過程中經常檢查絕緣層的密實情況及流膠情況，并采取措施避免熱風直接吹到絕緣層上，保證熱風循環均勻，絕緣層各處受熱均勻。根據滑轉子外環件的內徑尺寸及裝配緊量技術要求車削內環件外表包箍的絕緣層，第二次絕緣層精車未發現空心現象，敲擊或按壓檢查，聽不到空心聲也看不到按壓變形的痕跡，精車尺寸符合要求后，將滑轉子外環件熱套入內環件上。上機床復測各部位尺寸，滿足設計要求。

2.2 改進措施

1)增大滑轉子內、外環件裝配過盈量，將過盈量增大到0.6～0.8 mm;

2)改進加熱工藝，嚴格控制工序過程;

3)改進精加工工藝，提高絕緣層精加工質量，確保了絕緣層表面光潔，圓度及同軸度均控制在0.05 mm 以內;

4)改進測量工藝，測量工器具均進行校驗，測量時工件與測量工器具溫度保持一致，保證測量人員的一致性、連續性，嚴格三級測量驗收制度，并作好完整測量驗收記錄。

5)滑轉子處理完成后，返回工地安裝，經盤車、試運行、過速及甩負荷試驗檢驗，滑轉子再未出現絲毫松動現象，各項指標均符合設計要求。

3 結束語

由于上導軸承所固有的結構特征并要求防止軸電流侵蝕瓦面，滑轉子內、外件之間設置絕緣層須具備足夠的強度和穩定性，同時具有足夠的配合預緊過盈量，才能保證上導滑轉子外環與絕緣層之間由于機組運行的徑向力及在溫度較高的透平油中浸泡不松脫。對關鍵工藝應更加注重技術評審。滑轉子加工過程中各個環節都必須引起高度重視，只有編制正確的工藝并嚴格執行，加強控制絕緣層包裹工藝及固化環節工藝，設計需綜合考慮各種影響因素。