水輪機(jī)上導(dǎo)軸承滑轉(zhuǎn)子松動(dòng)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(guī)劃的第六級(jí)水電站。共裝有5 臺(tái)套水輪發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)為半傘式結(jié)構(gòu)，額定水頭67 m，額定轉(zhuǎn)速83.3 r/min，型號(hào)為SF360－72/16970，單機(jī)額定功率為360 MW，總裝機(jī)容量為1 800 MW。上導(dǎo)軸承主要由上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子、軸承瓦、楔形板、油冷卻器等組成。上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子由滑轉(zhuǎn)子外環(huán)件、內(nèi)環(huán)件(含內(nèi)環(huán)套筒及絕緣層)精加工熱套而成，絕緣層由環(huán)氧玻璃坯布包壓在內(nèi)環(huán)套筒上，使上導(dǎo)軸承與轉(zhuǎn)軸之間具有足夠的絕緣性能，滑轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 水電站上導(dǎo)軸承裝配圖

滑轉(zhuǎn)子外環(huán)件與內(nèi)環(huán)絕緣層之間的設(shè)計(jì)裝配緊量為0.315～0.6 mm。

電站機(jī)組首次手動(dòng)啟動(dòng)試運(yùn)行歷時(shí)4 小時(shí)，機(jī)組滑環(huán)室突然發(fā)出異常聲響，立即停機(jī)檢查:

1)下層轉(zhuǎn)子引線與集電環(huán)之間連接螺栓剪斷;

2)轉(zhuǎn)子引線錯(cuò)位變形;

3)滑轉(zhuǎn)子出現(xiàn)松動(dòng)并發(fā)生周向位移，位移量約100 mm。

1 原因分析

初步分析判斷滑轉(zhuǎn)子外環(huán)與內(nèi)環(huán)絕緣層間的廠內(nèi)熱套裝配預(yù)緊量不足，機(jī)組運(yùn)行后由于瓦溫和油溫升高導(dǎo)致滑轉(zhuǎn)子外環(huán)膨脹，滑轉(zhuǎn)子外環(huán)與內(nèi)環(huán)絕緣層間預(yù)緊量消失，在慣性力的作用下導(dǎo)致滑轉(zhuǎn)子外環(huán)件松動(dòng)，與內(nèi)環(huán)絕緣層間產(chǎn)生了相對(duì)周向移動(dòng)，造成勵(lì)磁引線變形及連接螺栓剪斷。故障滑轉(zhuǎn)子返廠，將內(nèi)、外環(huán)件拆開后的檢查分析發(fā)現(xiàn)是加工誤差及工序控制不嚴(yán)，裝配緊量不符合要求及裝配接觸面積不夠是造成滑轉(zhuǎn)子松動(dòng)的直接原因。

2 處理過程及改進(jìn)

2.1 處理工藝

滑轉(zhuǎn)子拆開后，上車床將內(nèi)環(huán)件原絕緣層車削清除干凈。準(zhǔn)備好足夠的0.2 mm 厚環(huán)氧玻璃坯布，固化劑及環(huán)氧樹脂。將裁剪好的坯布用熱風(fēng)設(shè)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(diào)好絕緣膠均勻刷于滑轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)套筒外表金屬面上開始包裹貼合坯布，使環(huán)氧玻璃坯布能粘結(jié)緊固并平整，每層需及時(shí)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(wǎng)，將銅絲網(wǎng)用膠水粘在絕緣層外，要求銅絲網(wǎng)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(xù)粘貼坯布至20 層，裝上專制包箍熱縮帶將其包緊，進(jìn)電爐箱預(yù)熱，加熱工件升溫到100℃左右，加熱2 小時(shí)，繼續(xù)升溫到135℃左右保溫6 小時(shí)，隨爐冷卻后將熱縮帶拆除，冷卻后將內(nèi)環(huán)件上車床，第一次絕緣層精車后發(fā)現(xiàn)中上部約有50%面積區(qū)域存在空心現(xiàn)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?yàn)殡姞t箱加熱溫升失控，溫升過快，并且熱風(fēng)直接吹向絕緣層表面上，導(dǎo)致環(huán)氧玻璃坯布內(nèi)含的環(huán)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(shí)，溫升至100℃時(shí)保溫2小時(shí)，繼續(xù)升溫到135℃左右保溫6 小時(shí)，再隨爐緩慢冷卻至室溫。在加溫固化過程中經(jīng)常檢查絕緣層的密實(shí)情況及流膠情況，并采取措施避免熱風(fēng)直接吹到絕緣層上，保證熱風(fēng)循環(huán)均勻，絕緣層各處受熱均勻。根據(jù)滑轉(zhuǎn)子外環(huán)件的內(nèi)徑尺寸及裝配緊量技術(shù)要求車削內(nèi)環(huán)件外表包箍的絕緣層，第二次絕緣層精車未發(fā)現(xiàn)空心現(xiàn)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(zhuǎn)子外環(huán)件熱套入內(nèi)環(huán)件上。上機(jī)床復(fù)測(cè)各部位尺寸，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 改進(jìn)措施

1)增大滑轉(zhuǎn)子內(nèi)、外環(huán)件裝配過盈量，將過盈量增大到0.6～0.8 mm;

2)改進(jìn)加熱工藝，嚴(yán)格控制工序過程;

3)改進(jìn)精加工工藝，提高絕緣層精加工質(zhì)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(nèi);

4)改進(jìn)測(cè)量工藝，測(cè)量工器具均進(jìn)行校驗(yàn)，測(cè)量時(shí)工件與測(cè)量工器具溫度保持一致，保證測(cè)量人員的一致性、連續(xù)性，嚴(yán)格三級(jí)測(cè)量驗(yàn)收制度，并作好完整測(cè)量驗(yàn)收記錄。

5)滑轉(zhuǎn)子處理完成后，返回工地安裝，經(jīng)盤車、試運(yùn)行、過速及甩負(fù)荷試驗(yàn)檢驗(yàn)，滑轉(zhuǎn)子再未出現(xiàn)絲毫松動(dòng)現(xiàn)象，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)束語

由于上導(dǎo)軸承所固有的結(jié)構(gòu)特征并要求防止軸電流侵蝕瓦面，滑轉(zhuǎn)子內(nèi)、外件之間設(shè)置絕緣層須具備足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時(shí)具有足夠的配合預(yù)緊過盈量，才能保證上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子外環(huán)與絕緣層之間由于機(jī)組運(yùn)行的徑向力及在溫度較高的透平油中浸泡不松脫。對(duì)關(guān)鍵工藝應(yīng)更加注重技術(shù)評(píng)審?；D(zhuǎn)子加工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)都必須引起高度重視，只有編制正確的工藝并嚴(yán)格執(zhí)行，加強(qiáng)控制絕緣層包裹工藝及固化環(huán)節(jié)工藝，設(shè)計(jì)需綜合考慮各種影響因素。