氫冷發電機半開端蓋臨檢淺議

永泰能源張家港沙洲電力有限公司 季永華 國家電投集團南陽熱電公司 賈遠橋 賈學森

燃煤火力發電機組參與電網的深度調峰后，特別是600～1000MW 的大容量氫冷發電機組頻繁參與電網進相運行和深度調峰，因為其定子和轉子的幾何尺寸較大，內部結構復雜，線棒所受到的不利因素較多，加速了臨邊絕緣部位的振動磨損，需要定期打開發電機定子端蓋進行內部檢查，由于受到工期限制，以前只有在機組的A/B 級檢修期間才可以進行，這樣不利于發電機可靠性診斷和監護。本文就半開端蓋臨檢方法的必要性、可行性和開蓋注意事項進行了闡述。

1 發電機定期開端蓋檢查的必要性

1.1 必要性

大型燃煤發電機組在頻繁的進相運行和深度調峰期間，發電機一些運行參數長期處于非額定的狀態下運行，特別是發電機定子內部結構復雜，轉子和定子線棒在電磁受力變化、構件諧振幅度和頻率變化、熱變形和蠕脹等因素的影響下，許多內部應力會處于非正常狀態。

比如發電機組參與電網頻繁的進相和深度調峰期間，定子線棒繞組的電磁交變受力變化幅度增大，范圍更廣，所引起局部諧振的幅度增大，對絕緣材料磨損、銅線棒變形有較大影響，加之鐵芯蠕脹、內部熱循環應力、構件的裝配緊力與間隙、定子內冷水和密封油以及氫氣的管接頭緊固力等，所受力交替變化增大，長期運行中加劇內部的松動和磨損，甚至會導致定子繞組出現端部支架斷裂，轉子線棒的離心力和熱應力與振動疊加，可能發展成匝間短路，局部鐵芯松動，內冷水、氫氣和密封油接頭滲漏等情況的出現。另外，當發電機出現了漏氫、漏油以及密封瓦工作不正常等故障時，也需要打開發電機兩端的端蓋進行消缺。

1.2 現實困難

隨著發電廠設備管理水平不斷提高，設備檢修質量和可靠性也在逐步提高，也可能因為一些發電公司為了壓縮檢修成本，將發電機組的等級檢修周期間隔不斷地延長，如發電機組的A 級檢修工程的時間間隔，國產燃煤600MW 發電機組由4～6年延長到5～7年[1]，而且還不斷地壓縮等級檢修工期，降低等級檢修級別，這樣的情況在現實中較多，而B 級檢修在相鄰的兩個A 級檢修間隔年限之內，根據設備情況不一定會有。

另外，發電機的常規檢查項目，非已經暴露的設備必修缺陷，往往排不上等級檢修工程的主線重點項目，只能跟隨汽機和鍋爐專業檢修工期，被動地安排發電機檢查項目，在時間有限的情況下想安排發電機開端蓋進行內部檢查困難，生產管理人員在制定檢修計劃時，也往往覺得因工期問題而不好安排，近年來一些電廠改進開端蓋工藝，結合制造廠的不抽轉子，依靠微型機器人的內部探測技術服務，利用C 級檢修進行內部檢查，極大地提高了半開端蓋進行內部檢查的實施價值和實際意義。

2 半開端蓋檢查的可行性

2.1 弊端分析

半開端蓋就是僅僅拆開發電機定子勵側或兩側的上半端蓋不抽轉子，檢測人員和試驗檢測儀器可以進入發電機定子內部進行檢查、檢測作業，只要不開展大型的檢修作業，與全開端蓋效果差別不大。但是半開端蓋一是會造成上、下半端蓋的墊片材質和厚度及密封安裝的不一致性，回裝后密封程度較差；二是作業空間造成了密封瓦的拆裝和間隙調整困難，檢修操作難度大，檢修質量不好保證，有可能會導致發電機漏氫以及密封瓦支撐固定件絕緣不合格，解決較困難，發生返工的情況，導致工期延誤。

表1 國產燃煤發電機組A 級檢修時間間隔的歷史演變

表2 汽輪發電機組等級檢修標準項目停用時間（DL/T838-2017）

2.2 可行性分析

大型發電機組的C 級檢修，一般為兩年檢修1次，如何利用機組的C 級檢修期間（600MW 等級機組的C 級檢修工期規定20～26天，1000MW 等級機組的C 級檢修工期規定26～30天），完成開端蓋內部檢查的臨檢項目，如600MW 級別的汽輪發電機組，從機組解列停運開始計算工期，按照拆裝發電機端蓋的工序步驟，初步推算開端蓋所需要的工期。

一是從機組解列停機到汽輪機軸系軸承潤滑油系統完全停運，安裝有汽輪機汽缸快速冷卻裝置的機組，需要1周左右的時間。二是拆除發電機勵磁小間和滑環碳刷，外部連接油管，人孔蓋及熱工附件1天時間。三是拆除兩端端蓋和內部的支持軸承與密封瓦，需要3天左右時間。四是電氣專業內部檢查，或聘請制造廠技術服務人員使用微型機器人進行發電機內部檢查和一般性消缺，需要1周左右的時間。五是回裝密封瓦和支持軸承，回裝端蓋需要4天左右時間。六是恢復發電機勵磁小間和滑環碳刷，外部連接油管，人孔蓋及熱工附件1天時間。七是最后做發電機電氣性能試驗和氫氣系統氣密性試驗，順利的話需要兩天左右時間。八是機組啟動需要兩天的時間。

所以，如果安排發電機拆端蓋進行內部臨時檢修消缺，整個檢修工期最快也需要安排30天以上，那么采用半開端蓋，就是不抽轉子僅僅打開發電機定子兩端的上半端蓋，就可以將作業工期壓縮到25～30天，如果檢修人員和技術力量充足，實行輪班加班，工期就更加容易保證。對一些小型氫冷發電機和不需要拆裝密封瓦的端蓋結構，則更好實現。

2.3 其他方法

如果僅僅將發電機定子的人孔打開，檢查人員進入內部，也可以完成一些局部檢查，但是無法進入較大型的儀器設備進行檢查，許多檢查項目做不了，即便發現了問題也很難處理。

2.4 新技術的采用

近年來，發電機制造廠家針對大型發電機深度調峰后的故障增多，也采取了一些措施，如研制出超薄機器人，采用成熟的集成化機器人檢測系統，不抽轉子進入發電機轉子與定子鐵芯的間隙內部，遙控爬行在窄小的膛內間隙之間進行探測和錄像，采集到高精度數字圖像和數據圖，從而做出初步的定性定量結論，做到了不抽發電機轉子，快速全面地檢測發電機定子膛內部狀態，為業主公司提供較為全面、專業的分析和評估，可以提出預測性的建議和維護規劃，幫助業主公司提高發電機運行可靠性，其檢查的內容大致如下[2]。

一是防止定子繞組絕緣損壞和相間短路。槽楔松動檢查，即檢測定子槽楔松動情況，防止槽楔松動造成絕緣磨損、繞組短路、線棒漏水、線棒疲勞斷裂等。

二是防止定子鐵心損壞。定子鐵心EL CID 檢測和可視化檢查，即做鐵芯EL CID 試驗，檢測鐵芯是否存在短路故障；檢查鐵芯有無水斑、銹蝕、油垢、金屬或絕緣粉末等異常；檢查鐵芯有無碰傷擦毛情況（毛邊毛刺，凹凸點）；檢查鐵芯有無局部短路過熱痕跡。

三是防止發電機局部過熱。定子線圈和轉子可視化檢查，即檢查定子線圈和槽楔表面是否有異常跡象；檢查定子槽楔是否過熱，是否存在破損、黃粉等；檢查定子槽楔是否有歪斜現象，是否整齊一致，無外傷及凸起現象；檢查轉子槽楔表面是否有發熱痕跡，通風孔是否有堵塞現象；檢查轉子楔下墊條有無錯位。

四是定子膛內可視化檢查。防止機內遺留有異物故障，積油積水現象，即檢查膛內定子和轉子本體表面表觀狀態。

發電機制造廠商可派出技術服務人員到現場進行機器人檢測，但是發電機拆裝端蓋需要業主配合，目前電力檢修市場業務量少，因半開拆裝端蓋專業性較強，專業技術人員較少，業主配合有困難。下文就施工操作過程中，應該注意的事項加以簡述。

3 半開端蓋操作注意事項

一般的檢修單位和部門拆裝發電機端蓋作業的專業分工，多由電氣檢修專業負責，而發電機支撐軸瓦和密封瓦的拆裝基本上屬于機務檢修專業負責，專業檢修公司則是抽調所需的專業技術人員聯合施工。因為不抽發電機轉子施工作業相對簡單，但是拆裝發電機端蓋所使用的密封膠圈和絕緣墊片種類較多，工序復雜，工藝要求較高，一是端蓋上下裝配時一些法蘭墊片只能使用半圈，存在新老墊片同在一個法蘭面上一致性差；二是如果密封瓦的拆裝不當，造成漏氫的故障率較高，必須高度重視。

端蓋的結構不同，半開端蓋時，有的發電機端蓋結構需要拆密封瓦，有的則不需要拆密封瓦，兩種情況見圖1與圖2在部件結構和裝配方面的區別，首先要確定發電機端蓋內部結構屬于哪一種，兩種不同端蓋結構的施工工序與工期計劃差別較大，要根據實際情況合理安排。

圖1 需要拆密封瓦的端蓋結構圖

圖2 不需要拆密封瓦的端蓋結構圖

根據本單位發電機端蓋的類型，編制出詳細的施工方案或檢修文件包，認真組織會審修訂，確保配件、消耗材料、專用工具準備齊全，施工工序清晰，責任分工明確，質量驗收標準明確，業主方、施工方和監理方對施工工藝和工序事先達成一致意見，正確監督指導施工作業，確保施工順暢不走彎路。

提前向制造廠商訂購一套發電機端蓋的墊片、膠條，螺栓絕緣墊片和套管，到貨后還需要逐一檢查核實全套端蓋密封墊片和膠條的尺寸和圖號，特別是不同直徑的密封膠條，廠家是按照長度發貨的，不是成品配件，需要現場照配剪裁對粘成型，以免用錯而導致質量缺陷和延誤工期。

一是專用工具準備，如支撐瓦翻出下瓦的抬軸器（安裝環），密封瓦支座、密封環的L 型吊具等制造廠隨機的檢修專用工具，應提前運送到現場檢查清洗備用。

二是密封瓦塊較輕薄，在瓦座中浮動運行，動靜部件之間的裝配間隙小，容易卡澀漏氫，對瓦塊變形和油中的雜質十分敏感，長周期運行或檢修操作不當以及回裝時清洗不干凈等，都會引起變形和卡澀，因此密封瓦解體時，必須測量密封瓦塊的兩個端面的平面度，測量中分面的對口錯位值，水平面間隙以及對內徑尺寸，內徑與大軸接觸的鎢金面光潔度等，并做好記錄，如與制造廠圖紙尺寸不符合，或者尺寸誤差超標，要提前及時妥善解決。

三是密封瓦支座的回裝質量是管控的重點，回裝前需對密封支座仔細清理，包括油路和各裝配面，要求所有的進回油管路必須通暢、清潔無異物。清理后分別對密封支座槽寬、錯位值等關鍵數據測量并做記錄。

四是密封瓦支座有頂部和底部之分，安裝前需區分標記，防止密封支座垂直方向裝反；密封瓦塊回裝后，要從瓦支座的撥動孔中撥動密封瓦塊，確認自由靈活能撥動。

五是密封瓦支座和內密封環的回裝過程中，注意操作過程保持清潔，并檢查新絕緣墊配件大小圈絕緣環，要核實絕緣環孔與端蓋螺孔與瓦座進回油孔有無錯位遮擋情況，如有錯位及時修配，待調整位置合適后，先用少許的瞬干膠黏結固定后再回裝，防止回裝的過程中發生錯位。注意大小絕緣墊片有多層，兩層絕緣環開口位置是需錯開180°。回裝過程中必須不斷地檢測絕緣電阻值，用500V 及以上的搖表測量，絕緣不小于廠家規定數值并做記錄，發現不合格及時消除，避免返工。

六是上半端蓋回裝前先將下半未拆卸的端蓋注膠槽道重新注膠，監視中分面上的注膠槽，待完全擠壓出舊膠，注入新膠后，再回裝上半端蓋，然后再統一補注膠。注意注膠過程的連貫性，盡量一次連貫性的注膠完成，分階段注膠過程時間隔時間不可太久。

七是上下半端蓋分平面及立面，在過渡拐角對接部位，適當涂抹密封硅膠，型號如LOCTITE-596和HYLOMAR，但是要控制涂抹量，防止過多地溢出，堵塞注膠槽。

八是支撐軸承室的外下油擋（迷宮環）雖然不在拆除檢修范圍之內，但是也需要與上半一起調整好底部齒尖與大軸的動靜間隙，防止開機后漏油，最好拆除清掃后上下一起重新調整裝配。

九是軸承座的進出油管法蘭絕緣，底部頂軸油管的接頭絕緣往往會被忽視，應及時測量，并且絕緣數值符合廠家的要求。

十是氣密性試驗查漏最好分階段進行，先充低壓粗查消除明顯的漏點，然后在正式打額定風壓計時，提前安裝好氣密試驗專用的微壓計。

大型燃煤發電機組參與電網的深度調峰會越來越頻繁，每2～3年檢查一次十分必要。采用不抽轉子半開端蓋檢查方法，再結合制造廠商的微型機器人進行內部檢測技術，對發電機定子內部的檢查還比較全面徹底，解決了利用C 級檢修開展工期不足的問題，只要檢修施工方案細致到位，配件耗材使用恰當，檢修工藝掌握好，可以消除密封瓦和端蓋容易漏氫的風險，確保發電機的運行健康水平。