Y/YF800-1-4轉子端環偏心淺析

潘廣斌，高燕清，王天全

（中國石油吉林石化煉油廠，吉林吉林 132022）

1 機組概況

吉林石化煉油廠重油催化裝置主風機組是由煙氣輪機、軸流風機、汽輪機、變速箱、（電動/發電）機等組成的同軸式機組，簡稱4機組，機組配置方式見圖1。（電動/發電）機參數：型號Y/YF800-1-4，功率3200 kW，電壓6 kV，工作轉速（電機/發電機）1492/1508 r/min,額定電流355 A，絕緣等級F級，冷卻方式ICW37A81（水—空冷密閉循環式），轉子重量：4050 kg，轉子總長3420 mm。機組各單機共用1個潤滑油站，潤滑油選用LAST46#透平油。

機組于1990年8月安裝完畢，1991年6月投入運行。期間機組進行過多次檢修，但（電動/發電）機一直沒有進行過解體大修，每次機組檢修，電機檢修內容為：軸承檢查、電機水冷器檢修、電機絕緣耐壓試驗，定子繞組直流電阻測試等。

圖1 機組配置方式

2 機組解體檢查情況

2013年，由于電機與變速箱聯軸器發生磨損，決定更換電機與變速箱的聯軸器，同時，對電機進行解體大修。解體檢查發現電機前后兩側端環發生偏移，端環偏心值：前端6.37max-0.74min=5.63 mm,后端8.25max-4.00min=4.25 mm。轉子兩側端環測量值見圖2。同時發現，電機后側定子線棒在9～10點鐘位置有5根線棒的主絕緣表面已磨損（0.5～1）mm。電機前側定子線棒在9點鐘位置有1根線棒的主絕緣表面已磨損0.5 mm。見圖3。

如果端環的偏心不作處理，運行中端環的偏心將會增加，機組在運行中隨時都有可能發生相間短路接地或單相接地事故。轉子更換電機側聯軸器后，在該電機生產廠進行1500 r/mim動平衡驗證。在平衡機加速過程中，觀察發現轉子兩側端環（短路環、護環）有明顯的徑向圓周跳動。這一現象說明端環的中心發生了偏移、造成不平衡。

3 端環偏移原因分析

3.1 制造工藝產生的應力和啟動時的交變應力

圖2 轉子兩側端環測量值

圖3 定子線圈磨損情況

由于籠條鐵蕊沖孔工藝的差異，造成籠條在嵌裝時松緊程度不一樣。當籠條在槽內存在徑向間隙時,籠條上的徑向振動力會傳遞給端環。特別是在電機啟動瞬間,振動幅值達到最大值,是正常運行時的50～60倍,頻率為100 Hz,振動隨著轉速的升高和啟動電流的增加而增大。每啟動1次應力交變1次,各應力的破壞作用隨啟動次數的增加和溫升增大、振動的累積效應使端環發生偏移。

3.2 發電工況啟動電機

4機組的啟機方式：先用汽輪機升速到6150 r/min，為正常工作轉速的95%，手動啟動電機。在長達22 a的使用過程中，偶然有發電工況投電機情況。實際開機過程中，由于汽輪機轉速為手動控制，若轉速控制不好、升得過快，超過機組正常轉速（6352 r/min）后再投電機，造成機組帶負荷啟動，啟動時間延長。啟動后直接進入發電工況,籠條和端環的溫度就會達超限,機械強度嚴重下降,也是導致端環偏移的原因之一。

3.3 機械疲勞

電機經過22 a運行，機械強度下降。同時，聯軸器磨損造成機組振動大，也是造成端環偏移的原因之一。

4 修復方案的選擇

4.1 更換方案

轉子返廠維修，更換短路環、護環、轉子籠條，轉子做動平衡，徹底清除隱患。該方案的優點是隱患消除徹底，缺點是工期長、費用高。

4.2 擠壓修復方案（圖4）

根據轉子結構特點、采用“重力擠壓法”使端環偏心復位。該方案的優點是短路環、護環、轉子籠條不用更換，節省資金且可以縮短檢修工期。缺點是隱患消除不徹底。

（1）圖4為擠壓法修復示意。P1為加在端環上的擠壓受力點；P2為反力支撐點，應選在與擠壓點呈180°角的轉子鐵芯上；P3為反力支撐點，選在與擠壓點呈180°角的轉子軸花鼓筒上；P4為反力距支撐點，選在與P1同側的同一軸線的花鼓筒上。

（2）擠壓時為避免端環因局部受力產生變形，應根據端環外徑制作一個輔助外環，套在端環上保證在擠壓過程中端環受力均勻，確保短路環、護環不因受力而變形。根據轉子結構找準重力擠壓時的端環受力擠壓點和反力支撐點；轉子鐵芯迭片迭壓后熱壓在轉軸的花鼓筒上，再通過壓指、端壓板、環件將鐵芯鎖緊在轉子軸上。也就是說端環擠壓時的反力支撐點應選在與擠壓點呈180°角的轉子鐵芯上，且與擠壓點軸向距離越近越好。支撐點與鐵芯間加弧形墊環，以防鐵芯受傷。或將反力支撐點選在與擠壓點呈180°角的轉子軸花鼓筒上，效果更好。擠壓時轉子軸基本在不受彎矩的情況下完成上述工作。

（3）擠壓時在P1，P2兩側的端環上設置百分表監測擠壓效果。擠壓過程中加力要均勻，避免突然沖擊，直至端環由彈力形變變為范型形變合格為止。擠壓過程中要仔細檢查各個受力點情況，避免各部件因受力不均變形或損壞。擠壓完成后檢查籠條與短路環焊接處的焊口，不得有開焊、裂紋等情況，否則應重新焊接。

圖4 擠壓法修復

（4）為使端環復位后不再產生中心偏移，可在端環下120°的3個方向上加裝酚醛玻璃絲布板弧形墊塊，并將弧形墊塊緊固在轉子軸上，但弧形墊塊不宜過大，以免影響通風系統。

（5）擠壓結束后轉子做動平衡校驗。

4.3 方案對比

綜合比較更換方案和擠壓修復方案，考慮到電機已經運行22 a，短路環、護環、轉子籠條等部件已經到了使用壽命，決定采用更換方案進行修復處理。

5 修復效果

機組采用更換方案進行修復，同時修復定子主絕緣磨損表面，檢修后一次開車成功，機組運行平穩，為防止類似問題再次發生，采取的措施是：①定期對電機進行檢查，發現問題及時處理；②投電機轉速由6150 r/min降為6000 r/min，防止電機在發電工況帶負荷啟動。