監測到位除隱患 提前策劃保安全

設備管理作為電廠的一項基礎工作，任務繁重而復雜，需要消耗大量的人力物力，天一電廠以“天人合一”的企業思想為引領，始終把設備管理作為重中之重來抓，進行了一些有益的探索和實踐。

監測到位除隱患 提前策劃保安全

天一電廠

天生橋一級水電開發有限責任公司水力發電廠（以下簡稱“天一電廠”），位于貴州省安龍縣和廣西壯族自治區隆林縣交界處的紅水河上游南盤江上，是紅水河梯級開發的龍頭電站，在紅水河流域開發中具有特殊地位及重要作用，是西電東送的重要電源點，總裝機容量為1200MW，裝機4臺。

天一電廠發電機由哈爾濱電機廠制造，型號SF300－44/12440，為立式三相同步發電機，具有靜態可控硅勵磁系統和全封閉雙路徑向自循環空氣冷卻系統，水輪發電機為三導半傘式結構，水輪機型號HLA630-LJ-577.5。

設備管理作為電廠的一項基礎工作，任務繁重而復雜，需要消耗大量的人力物力，天一電廠以“天人合一”的企業思想為引領，始終把設備管理作為重中之重來抓，進行了一些有益的探索和實踐。下面主要介紹主變吊罩大修、機組振擺超標處理和下導甩油處理三個案例：

一、1號主變壓器吊罩大修

1.1 號主變壓器故障原因分析

2012年7月11日，1號主變絕緣油在線監測系統發現1號主變絕緣油總烴超過注意值150ppm（達170.3ppm）,立即對主變進行絕緣油化驗，通過三比值法分析：C2H2/ C2H4=0.72/81≈0、CH4/H2=68.7/22.2≈3、C2H4/ C2H6=81/19.9≈4，代碼為022，查 DL/T 722-2000《變壓器中溶解氣體分析和判斷導則》表示主變內部有溫度大于700℃的熱故障。進一步分析，變壓器內部存在過熱故障時，如為絕緣材料局部過熱，會產生大量CO和CO2。當絕緣油局部過熱，會產生 C2H4和CH4，隨著溫度升高，則C2H6和H2增加，嚴重過熱才會產生C2H2。電氣故障主要產生的氣體為H2和C2H2，其次是C2H4和CH4。同時C2H4在600℃以上高溫分解較快，C2H2在800℃以上高溫才會產生。根據色譜數據分析，C2H2含量基本未變，可以判斷1號主變內部存在600℃至 800℃的過熱故障。而對主變進行的常規電氣試驗，空載和負載觀察，接地電流測量（偏大），溫度測量（有不均勻現象），高、低壓檢修孔熱成像采集等，均未發現有較為嚴重的問題。經過廠家及相關技術人員評估后，決定暫時在加強監視的情況下繼續運行，計劃2013年2月25日至4月9日1號機B級檢修期間對1號主變進行吊罩檢查處理。

2.1 號主變處理經過

（1）主變吊罩大修的準備

制定主變吊罩大修相關技術方案。

與主變吊罩大修檢修單位廣東電力設備廠簽訂相關檢修合同，與西變組件公司簽訂相關服務合同及備品備件確認，與ALSTOM簽訂GIS拆卸相關服務合同，與試驗單位云南中試所確認相關試驗項目并簽訂合同。

完成我廠現有的SF6氣體回收裝置及真空泵維護、濾油機、干燥空氣發生器、真空泵維護，主變吊罩大修相關物資（備件及耗材）的準備工作。

（2）主變吊罩檢查

主變空載試驗、主變常規試驗、排油及進箱檢查準備、GIS母線拆除、18kV封閉母線拆除、主變本體附件拆除工作。

進箱對主變過熱故障點查找（重點為鐵芯、線圈、夾件及引線部分檢查），同時按DL/T573—95電力變壓器檢修導則項目要求對主變進行大修檢查工作。

發現的問題：在吊罩后檢查發現主變上夾件與拉板間有多處燒焦，上夾件下絕緣墊塊已脫出，上夾件與拉板在低壓側連接螺桿墊片多處燒熔，燒熔處下方發現不明金屬熔化顆粒，不明金屬熔化物已污染鐵芯、線圈及引線，線圈及引線多處被碳粉污染；上夾件與與鐵芯之間的支撐絕緣件已脫出，鐵芯上部有輕微松動和變形；在對鐵芯各分區進行絕緣檢查時發現靠近高壓側兩分區已連通。

表1 1號主變吊罩大修前后一周色譜分析表

問題分析：變壓器鐵芯夾件表面涂抹的油漆是導致夾件連接螺栓墊片因通流不良而燒溶、過熱的主要原因，我廠變壓器屬于西變早期產品，在鐵芯、夾件設計及制造工藝存在缺陷，西安西變公司在以后的產品中已經進行了改進；鐵芯兩個高壓側分區之間的導通問題因搖表測試時聽到底部有“噼啪”的放電聲音，初步判斷故障是由金屬熔化物堆積在鐵芯底部引起，吊起鐵芯清除金屬熔化物后可消除故障；燒熔的金屬熔化物已污染線圈、鐵芯、引線及絕緣件。

檢修計劃：從現場檢查情況，鐵芯、線圈已被金屬熔化物污染，主變不具備整體返廠條件，在對現場情況進行評估后，鐵芯具備現場清理條件，線圈在現場無法清理干凈，需定做新線圈進行更換；變壓器鐵芯輕微松動、變形及污染可以在現場修復，不需要解體鐵芯，鐵芯表面污染物可以通過用面粉沾掉，不易清理的污染物在鐵芯的散熱油道內，可采取油沖洗的方式清除；在現場廠房裝卸平臺搭設臨時檢修間用于主變檢修。

（3）鐵芯清理及舊線圈拆除

移至現場裝卸平臺搭設臨時檢修間，在現場搭設檢修臺架。

對舊線圈進行了拆除及上部鐵芯清理，將鐵芯吊起后對下部及下節油箱進行清理（由于現場行車起吊重量的限制，無法將整個鐵芯移出進行清理），對夾件及拉板處、連接螺栓處油漆進行了打磨，確保連接可靠。

（4）新線圈套裝

完成新線圈套裝。

完成上部鐵芯疊裝。

完成引線制作，鐵芯接地方式（并聯接地改為串聯接地）改接，線圈及鐵芯沖洗。

主變熱油噴淋，器身整理，無載調壓分接開關回裝，高壓套管連接。

完成主變從廠房裝卸平臺臨時檢修間挪移至原工作位置。

（5）主變附屬設備回裝及主變試驗

完成主變附件安裝、高壓母線回裝（檢漏及水分檢測）、主變熱油循環及油化驗，主變靜置等工作。

完成主變常規試驗，主變線圈變形試驗、主變短路阻抗試驗，主變空載試驗，主變感應耐壓試驗，主變局放試驗，GIS 交流耐壓試驗，主變沖擊試驗（共進行了5次試驗）。

3.1 號主變吊罩檢修的效果

針對過熱故障引起的總烴異常，本次檢修查找到相應故障點，故障點為鐵芯夾件連接螺栓之間未能有效接觸，鐵芯夾件表面涂抹的油漆是導致夾件連接螺栓墊片因通流不良而燒溶、過熱的主要原因。

對故障點進行了處理，對鐵芯夾件表面油漆進行了打磨，對過熱點進行了清理。

對主變鐵芯、主變油箱進行了檢查和清理。

對我廠主變原有的鐵芯接地方式進行了改變，修改鐵芯接地方式，將鐵芯的并聯接地改為串聯接地，根據鐵芯接地套管的位置，鐵芯接地引出銅片在上鐵軛的最大級引出，通過接地套管引出。對鐵芯級間油道絕緣良好的也改為串聯接地方式，消除變壓器以后運行中可能出現鐵芯級間油道短路造成大環流影響。

在鐵芯油道兩級之間用接地銅片進行了短接，保證每級鐵芯靠近油道位置的3～5片鐵芯片短接，這樣即使短路點出現環流，也僅為極小環流，不會產生較大感應電流。

對主變存在的缺陷進行了處理：油枕油位計無法對油位低報警，更換了油位計；油枕內氣囊掛擔損壞，對氣囊進行了更換；對下節油箱排油口滲油進行了處理；對原運行存在的C相G1與G3法蘭面有SF6泄漏進行了處理。

圖1 主變吊罩過程

通過此次1號主變吊罩大修后，主變的各項指標優良，以下是檢修前后一周的在線監測總烴的含量對比。

通過以上數據可知，1號主變吊罩大修取得了明顯的效果，各項指標良好。特別是表征具有高溫和電弧放電的C2H2（乙炔）氣體消失，表明故障點處理得當，達到了預期效果。

二、機組振擺超標處理

1.3號機組穩定性方面出現的主要問題

天一電廠3號機組自1999年11月投運發電后，就存在上、下導擺度與上機架振動大的問題。振動大，動負荷也大。2000年1月下旬因機組擺度與振動增大而停機檢查，檢查中發現下導有三塊支柱螺絲墊塊的部分固定螺絲斷裂。一個下導瓦支柱螺絲球面頭裂成六塊。下游方向下導座圈與筋板的焊縫有穿透性裂紋。上導九塊支柱螺絲墊塊兩固定側有嚴重裂紋。處理后仍然偏大：在300MW滿負荷工況下，上機架水平振動由0.52mm減小為0.11mm；上導擺度由0.98mm減小為0.20mm；下導擺度由0.72mm減小為0.44mm。

2006年11月11日至2007年2月12日對3號機組進行A修，通過對轉子圓度及磁極等問題的處理，對機組中心、水平、高程調整，軸瓦間隙調整，消除了引起機組振動擺度超標的原因，機組各部擺度、振動均有大幅度下降，達到國家有關標準要求；機組各部導軸承水溫、油溫、瓦溫正常。

2011年4月11日至2011年4月26日，對3號機組進行常規小修，本次小修，主要是通過將上導部位由+X向-X方向平移0.33mm，由+Y向-Y方向平移0.15mm，下導部位由+X向-X方向平移0.10mm，由+Y向-Y方向平移0.09mm，將機組中心找正，解決軸承中心不對中的問題。

2013年12月3日至2013年12月22日，小修，主要是消除機組振擺超標缺陷，通過對3號機組進行穩定性試驗的數據分析，確認是3號機組發電機轉子質量不平衡引起機組振擺超標。對3號機組轉子進行了配重處理，第一次配重2×48kg，第二次配重2×25kg，通過配重，機組振擺下降明顯，見表2(單位:mm)。

2.3號機組穩定性問題原因分析

機組自投運以來，運行穩定性一直存在一些問題，主要調整手段是調中心、調軸線、調瓦隙和配重，也對轉子圓度及磁極等問題進行過處理。每次檢修調整都是有顯著效果的。但是運行一段時間后，振動、擺度又逐漸變大。

機組振動擺度隨時間而變化，質量不平衡力和磁拉力不平衡力也隨時間而變化（見表3）。每6～7年作一次配重處理和其他處理，每次配重重量都比較大。可能是由磁軛的變化所引起，磁軛的變化可能引起比較大的不平衡力；磁軛的變化有可能是緩慢地隨時間而變化，轉子圓度圖的變化（如圖2、圖3）可能說明磁軛變化的發生。

機組運行穩定性指標是外特性，是綜合性的指標，如果機組穩定性問題單純，采取前敘主要調整手段針對性使用，就可以很好地解決問題。但3號機組穩定性問題是一個復雜的綜合性問題，所以機組運行穩定性問題一直存在。

從3號機組運行穩定性的歷史情況看，機組存在如下的問題與特點：存在一定的質量不平衡；存在較大電磁不平衡；存在水力渦帶不平衡；三部導軸承也存在一定的中心不對中；由于導軸瓦支撐結構和瓦間隙調整的方式，會存在運行中瓦間隙發生變化，發生俗稱的“喘氣”現象。

總而言之，當上述問題同時存在的時候，單一的、簡單的直接處理效果及其持續性就有限。例如，質量不平衡和電磁不平衡同時存在，且相位有較大的差別時，配重過程就很麻煩，很理想的效果就可能達不到，因為相互之間是有一定的矛盾的。

3.3號機A修中穩定性處理過程和采取的措施

拆機前，對機組運行穩定性進行測試和分析。

針對電磁不平衡力問題，通過對轉子圓度及磁極等問題的處理，對機組中心、水平、高程調整，處理后的氣隙和定子圓度滿足相關標準和規范要求。

配重與瓦隙調整過程：

（1）首先針對3號機組振動、擺度和定子外殼振動大的問題，將上導和下導瓦隙進行調整收小，結果是：上導擺度顯著減小，但是上機架和定子外殼振動問題沒有解決，甚至更大一點，盡管油溫和瓦溫沒有惡化。通過穩定性測試數據分析表明：機組振動、擺度和定子外殼振動信號主要成分是一倍頻，因此配重是必須的工作。

表2 3號機組配重前后的振動與擺度

表3 質量不平衡力和磁拉力不平衡力發展趨勢統計

（2）放大上導和下導瓦隙，減小三部導軸承不對中的蹩勁，讓一倍頻充分顯示出來進行運行測試，據此進行配重，配重后效果不好。

（3）仔細分析前兩次調整配重測試各工況的數據發現：盡管機組振動、擺度和定子外殼振動信號主要成分都是一倍頻，但是空轉狀態下擺度與機組振動和定子外殼振動信號一倍頻相位是一致的，空載加勵磁狀態下擺度與機組振動和定子外殼振動信號一倍頻相位不一致。由此說明機組同時存在質量不平衡和電磁不平衡，配重需要針對性。針對質量不平衡選擇空轉擺度信號進行失重量計算，針對電磁不平衡采用空載加勵磁狀態下機架振動信號進行等效失重量計算，經過兩次配重后，機組振動擺度無論是空轉或是空載加勵磁都滿足相關標準規范要求，特別是上機架振動達到較好的預期。機組各項振動、擺度指標較好，進一步進行并網前各項試驗，較好地達到和滿足要求的效果。這個配重方案是一個綜合考慮方案，兼顧質量不平衡和電磁不平衡。

三、下導甩油處理

天一電廠機組自投運以來，下導軸承一直存在甩油情況，導致油耗增多、污染機組運行環境、瓦溫升高等后果。下導軸承的甩油既存在內甩油，即機組運轉時，順著擋油管外部產生的爬油形成一定厚度的油膜爬至擋油管頂部后受到離心力的作用向外飛出的過程；又存在外甩油，運行中發生油霧凝結成油滴，掉落到機組水車室。下導軸承的甩油主要是內甩油。

1.下導軸承甩油原因分析

（1）內擋油管結構不合理

下導內擋油管為分瓣結構，用螺栓連接形成整體，內擋油管外徑為Φ1650mm，組合縫立面筋板外徑為Φ1740mm，機組運行時，在內擋油管與下導軸領之間作圓周高速運動的透平油改變方向為沿立面筋板向上的軸向運動，透平油會順內擋油管立面筋板往上溢出內擋油管上沿面而甩出。內擋油管上的擋油環及封油環設計位置過低，封油環距內擋上端面100mm，不能有效封阻油路，機組運行中透平油打在高速旋轉的下導軸領內側，一部分沿下導軸領內側向上運動，另一部分沿下導軸領內側向下運動，向上運動部分會溢過封油環從內擋油管上沿面而甩出。

（2）下導軸承油槽結構不合理

天一電廠發電機的上、下導軸承結構基本相同，油槽分別同上機架、下機架整體焊接而成，位于機架的中心體內，但上導軸承未出現甩油現象。經分析發現，主要區別在于軸承油槽的結構上的不同：上導軸承座圈高為400mm，未作為上導密封蓋板基礎，密封蓋與軸承座圈之間有210mm的空間，機組運行中油路循環路徑很好；下導軸承座圈高度為640mm，直接作為密封蓋板的基礎，軸承座圈與密封蓋板間無間隙，下導油槽排油回路只在下導軸承座圈上設有8-Φ80的排油孔，在機組運轉中，導致下導油槽排油不暢，軸領泵泵出的油不能快速流出軸承座圈，造成集油過多和油面上升，導致油會從擋油管上沿甩出。

（3）封油環與軸領間隙過大

為防止運行中油位上升，在內擋油管上部設有擋油環和封油環，封油環與下導軸領間有6mm的單邊間隙，在機組運行中產生的油霧會從該空間溢出，觸碰到大軸凝結后變成油滴而甩出。

圖2

圖3

綜上所述，天一電廠下導甩油的主要原因是由于內擋油管的結構不合理、油槽排油油路不通暢所導致。機組投運至今，為了處理下導軸承甩油問題，我廠做了大量的工作：采取降低下導運行油位；抬高封油環位置，并在擋油管上部加裝兩圈擋油環；在下機架底部加裝隨動密封油擋防甩油裝置，將甩出的油定期回收，但治標不治本；將下導軸承密封改為不磨軸隨動TNS型接觸式密封，并在軸承密封蓋上安裝了4個油過濾呼吸器，不僅讓下導油槽內增大的氣壓釋放降低，并且能讓過濾的油霧回流到下導油槽，基本解決了下導軸承外甩油。通過上述的改進和探索，雖有一定的改善，但效果并不理想，甩油問題仍然存在。經與哈爾濱電機廠設計人員進行多次溝通交流，為了徹底消除下導軸承的甩油問題，決定采取改造內擋油管結構和改善下導排油通道的方案。

圖4 改造前

圖4 改造后

2.下導甩油處理方案

一是改變擋油管結構重新制造安裝新擋油管。

（1）根據天一電廠機組結構現狀，重新設計制造新的下導內擋油管，新內擋油管內徑為Φ1626（原內徑為Φ1630），高為845mm（原高為850mm）。內徑改小主要是為了能較好地布置擋油筒。

（2）在擋油管上部設350 m m高擋油筒（Φ1797），擋油筒覆蓋分瓣擋油管組合縫板，擋油筒與擋油管上部齊平布置，消除擋油管合縫板因機組運行軸領旋轉引起的油流，以阻堵油面上升。

（3）擋油筒圓周方向設13mm厚油流導向鋁合金板條，鋁合金板條沿機組旋轉反方向布置，鋁條與擋油桶上沿間夾角為25°，用Φ4.8鋁鉚釘固定在擋油桶上，鉚釘不能高于Φ1806。其設置使擋油管與滑轉子間油流動過程中產生一個向下的引導力，可有效阻止油順著擋油管內壁向上流動，從而避免油從擋油管溢出。

（4）擋油管與下機架間不設定位止口，以便擋油管與軸線同心度的調整。

（5）新下導擋油管改用螺旋形雙層擋油管結構，即擋油管上部與擋油桶形成雙層，擋油桶上的鋁合金板條為螺旋型。為了便于檢修和維護，擋油管仍采用分瓣組合結構。

（6）安裝中，內擋油管組合面、密封面需涂密封膠，組合螺栓和螺母需涂緊固膠。

二是減小擋油筒與軸領間的間隙。

將擋油桶與軸領間的間隙由原來的6mm減小至2.5mm。在軸線方向設四塊擋塊，擋塊上用M16×100的螺栓做頂絲，在安裝中，用頂絲調整內擋油管內壁至下導滑轉子的間隙，要保證四周均達到2.5mm，且要求間隙均勻。

三是封堵大軸滑轉子泵油孔。

發電機大軸下導軸領下部設有24-Φ30的泵油孔，是機組運轉中下導油循環的動力源，由于設計泵油孔太多，導致油速過快，運行中容易造成油面上升并產生油霧，油面上升和油霧凝結后，從而導致油從內擋甩出；為此，將泵油孔減少一半，間隔進行封堵，要求封堵面不能高于軸領表面，避免形成微型油泵。

四是改善下導油槽排油油路。

原下導油槽排油回路只在下導軸承座圈上對應冷卻器的位置設有8-Φ80的排油孔，導致機組運轉中下導油槽排油不暢，容易增大油槽的氣壓和油面升高，也是造成甩油的一個重要原因。改造中在下導軸承座圈上增加32-Φ35排油通孔，通過增加排油孔，使下導油槽排油油路增多，更加通暢。在機組運轉過程中，增強油循環，熱油能較快流向冷卻器腔，從而避免油霧的產生。

3.下導甩油處理效果

在2014年利用3號機組A級檢修的時間按所述方案對下導內擋油管進行改造更換，通過運行觀察，效果良好，改造前后運行圖片見圖4。目前我廠4臺機組的下導內擋油管均進行了改造更換。

四、總結

通過上面三個案例及日常在工作中的探索和實踐，天一電廠在設備管理工作中的主要經驗有：

重視設備的日常維護保養，通過定期檢查及維護，使設備始終處于最佳運行狀態。

重視新技術、新設備的應用。天一電廠1號主變故障及3號機組振擺偏大問題得以及時發現及處理，得益于在線監測系統的實時監測設備重要參數，技術人員可以根據實時監測的結果合理安排機組運行方式并提前策劃檢修工作，避免了故障的擴大及臨時停機帶來的損失。

重視專業隊伍建設。設備管理的實際工作需要大量的專業人員持之以恒的工作，設備管理人員的專業技能和綜合素質顯得非常重要，隨著新技術、新設備的應用，天一電廠一面加強對專業人員的培訓工作，一面對專業技能豐富和綜合素質較高的人才進行重點培養，重點培養會管理、懂技術的“一專多能”型人才，將年輕技術骨干分配到設備管理的關鍵崗位，讓他們得到快速成長。