汽輪發(fā)電機(jī)磁中心調(diào)整要點

韓冰

[摘 要]汽輪發(fā)電機(jī)磁中心的找正工作在整個汽輪機(jī)組的安裝過程中是非常重要的一環(huán)，磁中心的找正與否對于整個機(jī)組的運(yùn)行有很大的影響，因此汽輪發(fā)電機(jī)安裝時必須要保證發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的徑向磁中心和軸向磁中心的同心度。本文論述了發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子磁中心不重合的危害，并對調(diào)整方法提出了合理的建議。

[關(guān)鍵詞]汽輪發(fā)電機(jī)；徑向磁中心；軸向磁中心；調(diào)整

中圖分類號：TM311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0178-02

汽輪發(fā)電機(jī)磁中心的找正工作在整個汽輪機(jī)組的安裝過程中是非常重要的一環(huán)，磁中心的找正與否對于整個機(jī)組的運(yùn)行有很大的影響。作為汽輪發(fā)電機(jī)組的安裝人員，除了應(yīng)有的認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、負(fù)責(zé)的態(tài)度之外，還必須要充分了解磁中心的各方面情況，這樣我們在安裝過程中才有主動性，才能更好的完成汽輪發(fā)電機(jī)組的安裝任務(wù)。

1 磁中心不重合的危害

1.1 徑向磁中心不重合會產(chǎn)生單側(cè)磁拉力，過大的單側(cè)磁拉力將加劇機(jī)組的震動；

1.2 軸向磁中心不重合會產(chǎn)生軸向磁拉力，直接作用到汽輪機(jī)的推力瓦，輕則造成推力瓦燒瓦，跳閘停機(jī)，嚴(yán)重的會造成小間隙動靜部位（噴嘴）處的動靜部位摩擦。

1.3 磁中心不重合還會產(chǎn)生單極效應(yīng)，使軸電壓偏高，產(chǎn)生軸電流，嚴(yán)重的能損傷機(jī)組的支撐軸瓦，甚至可能磁化大軸或者磁化汽缸，造成嚴(yán)重的設(shè)備損壞事故。

1.4 由于徑向磁中心的不重合，機(jī)組運(yùn)行后會引起發(fā)電機(jī)溫度的提高，會加劇發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的的震動，產(chǎn)生惡性循環(huán)，不利于電廠的生產(chǎn)運(yùn)行。

2 徑向磁中心

2.1 安裝磁中心的質(zhì)量要求

對氣隙大的汽輪發(fā)電機(jī)組允許誤差為±1mm，即每點測量值與上、下、左、右4點的平均值之差不超過±1mm，或最大值與最小值之差與上、下、左、右4點的平均值之比不大于5%，對氣隙小的要求最大值與最小值之差與上、下、左、右4點的平均值之比不大于10%。

2.2 徑向磁拉力

以QFS-125-2雙水冷汽輪發(fā)電機(jī)為例，當(dāng)徑向磁中心偏心5%時產(chǎn)生的單側(cè)磁拉力約為44.11KN，相當(dāng)于在半徑450mm上加1Kg重量產(chǎn)生的離心力。

文獻(xiàn)⑴給出了單側(cè)磁拉力的計算公式：

F--單側(cè)磁拉力N

B--氣隙磁通密度T

L--轉(zhuǎn)子長度cm

D--轉(zhuǎn)子直徑cm

e--定、轉(zhuǎn)子徑向磁中心偏心值mm

Ki—磁場分布繞組結(jié)構(gòu)飽和程度系數(shù)，汽輪發(fā)電機(jī)取0.2

2.3 實際調(diào)整中的問題

2.3.1 測量困難。①沒有現(xiàn)成可用的測量工具。②測量點位于定子線圈喇叭口與護(hù)環(huán)交接內(nèi)側(cè)空間位置窄小。③轉(zhuǎn)子本體比護(hù)環(huán)低。④轉(zhuǎn)子本體上高低不一。⑤定子鐵心沖片高低不一。⑥端部徑向隔板（擋風(fēng)圈）妨礙測量，與護(hù)環(huán)的間隙僅5mm左右，（定子鐵心內(nèi)裝徑向和軸向隔板有助于轉(zhuǎn)子發(fā)熱狀態(tài)改善）。

2.3.2 調(diào)整不便。在汽輪發(fā)電機(jī)組的安裝中，定子是最重的設(shè)備，12MW的機(jī)組定子重為22噸，而100MW機(jī)組定子重量就達(dá)到100噸，這樣的重量在進(jìn)行調(diào)整時是很費(fèi)力的。同時還要保證發(fā)電機(jī)的軸向磁中心也達(dá)到要求，這樣更增加了調(diào)整的難度。

3 軸向磁中心

3.1 一般文件的規(guī)定

為了保證汽輪發(fā)電機(jī)組在額定工況時軸向磁中心能夠重合，安裝時發(fā)電機(jī)定子必須有向后預(yù)移值，預(yù)移值按發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承跨距的1/2長度的熱伸長量，加汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子端面向后的絕對伸長量Δt考慮，前者通常按1mm/m計算，后者由汽輪機(jī)廠給定。但是調(diào)整時允許與給定值的誤差尚無明確規(guī)定。

3.2 軸向磁拉力

當(dāng)轉(zhuǎn)子軸向磁中心比定子軸向磁中心靠向汽輪機(jī)側(cè)時，即運(yùn)行時軸系向后的絕對伸長量比安裝預(yù)移值小，將給汽輪機(jī)推力瓦一個與汽輪機(jī)推力同方向的正推力，反之，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸向磁中心比定子軸向磁中心靠向勵磁機(jī)側(cè)時，將給汽輪機(jī)推力瓦一個負(fù)推力。

文獻(xiàn)⑴給出了軸向磁拉力的計算公式：

式中：Q—軸向磁拉力N

α—定子、轉(zhuǎn)子軸向磁中心偏移值mm

ki—系數(shù)取1.15-1.20

其余符號含義同（1）式

大型汽輪發(fā)電機(jī)組空氣間隙50～80mm，轉(zhuǎn)子軸向磁中心線在熱態(tài)下移動量約為5mm，因軸向磁中心不重合產(chǎn)生的軸向磁拉力不超過0.98-1.47KN，是完全允許的。

在軸向磁中心偏移α=5mm時，勵磁機(jī)和副勵磁機(jī)的軸向磁拉力由多大呢？以哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的200MW汽輪發(fā)電機(jī)組為例，發(fā)電機(jī)空氣間隙δ是勵磁機(jī)的9倍多，是副勵磁機(jī)的35倍，但發(fā)電機(jī)的arctg（α/δ）值是勵磁機(jī)的1/8，是副勵磁機(jī)的1/17，而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑D是勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)的2倍左右，由此可知勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)的軸向拉力僅是發(fā)電機(jī)的1/2～1/4。

3.3 實際調(diào)整中的問題

3.3.1 調(diào)整困難

軸向磁中心不重合，發(fā)電機(jī)必須通過移動定子來滿足要求，而大型汽輪發(fā)電機(jī)重量在200噸以上，12MW的機(jī)組定子重量也達(dá)到了22噸。要移動這樣的龐然大物難度是很大的，對勵磁機(jī)則可移動定子或軸承座，對副勵磁機(jī)只能移動定子，但都必須重新打定位銷，對于主要靠手工作業(yè)的安裝單位來說難度是顯而易見的。

3.3.2 未考慮汽輪機(jī)可能出現(xiàn)的負(fù)脹差工況

目前所有文件上均沒有要求軸向磁中心調(diào)整時要考慮汽輪機(jī)負(fù)脹差工況，一旦出現(xiàn)負(fù)脹差工況，就會將勵磁機(jī)軸瓦后端面的烏金磨損，如要考慮，則勵磁機(jī)的竄動量將更加不足。

3.3.3 未給出允許誤差值

雖然汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)廠家分別給出轉(zhuǎn)子向后的絕對伸長量，但都沒有給出允許誤差，在進(jìn)行安裝過程中往往會引起幾方爭執(zhí)。

3.3.4 實際膨脹量的估算

在機(jī)組投入試運(yùn)后，將發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)之間接地碳刷在軸上磨痕寬度減去碳刷寬度，大致可估算出汽輪機(jī)軸向后的絕對伸長量，同理根據(jù)勵磁機(jī)集電環(huán)上的磨痕，可估算出汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)、三者軸向總絕對伸長量。這個結(jié)果對于我們將來再安裝同類型機(jī)組會有很大幫助的，也是作為對磁中心安裝工作的一個檢驗。

4 調(diào)整發(fā)電機(jī)磁中心的方法

據(jù)本人在施工現(xiàn)場的安裝經(jīng)驗，提出調(diào)整的幾點方法。

4.1 徑向磁中心的測量方法

由于沒有現(xiàn)成的測量工具，所以我們在實際安裝工作中采用了自制專用工具來測量。具體方法使用1.5m的8#線，在一端彎制一個圓環(huán)，使用時將圓環(huán)平行放入轉(zhuǎn)子與定子中間，繞過護(hù)環(huán)后將圓環(huán)垂直于轉(zhuǎn)子外弧線，前后平移，用手的感覺來確定圓環(huán)的直徑與空氣間隙是否相等，如感覺過松或者過緊需要用鉗子調(diào)整圓環(huán)的直徑重新測量，測量后用外徑千分尺測量圓環(huán)的直徑的方法。要求測量必須是有現(xiàn)場施工經(jīng)驗的測量人員進(jìn)行測量，同時所有的測量部位必須是同一人來完成，以最大限度的減小測量誤差，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。測量工具雖簡陋一些，但安裝結(jié)果還是比較準(zhǔn)的，我參加施工的6臺汽輪發(fā)電機(jī)組均采用此種方法進(jìn)行測量沒有一臺機(jī)組因為空氣間隙調(diào)整得不好而引起的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子震動的事故。實踐證明，這種測量方法還是可行的。

4.2 軸向磁中心的測量方法

測量軸向磁中心必須是在低、發(fā)對輪連接完畢，且轉(zhuǎn)子推力盤緊靠在推力瓦工作面上。測量工具是2把鋼板尺，測量位置是在汽側(cè)、勵側(cè)兩端護(hù)環(huán)端面到鐵芯端面的尺寸，測量時將一把鋼板尺貼緊護(hù)環(huán)，另一把鋼板尺垂直與定子端面，與貼緊護(hù)環(huán)的鋼板尺相交，此數(shù)值為發(fā)電機(jī)軸向磁中心的相對數(shù)值，計算調(diào)整時應(yīng)注意調(diào)整的方向。根據(jù)測量的結(jié)果進(jìn)行前后移動定子，確保磁中心的準(zhǔn)確。

4.3 磁中心的調(diào)整方法

調(diào)整發(fā)電機(jī)磁中心時應(yīng)先調(diào)整徑向磁中心，調(diào)整徑向磁中心應(yīng)先調(diào)整上、下的空氣間隙。首先測量出上、下、左、右的空氣間隙值，分別記作a1、a3、a2、a4，調(diào)整數(shù)值為上、下為[a1-（a3+a1）/2]/2，左、右為[a2-（a2+a4）/2]/2，調(diào)整方向為如果a3〉a1則將在定子與兩側(cè)臺板之間加入厚度為[a1-（a3+a1）/2]/2的調(diào)整墊片。如果a2〉a4則將定子由左側(cè)向右側(cè)平移，平移的數(shù)值為[a2-（a2+a4）/2]/2，反之則向相反的方向調(diào)整。定子抬高或平移的工具是用4臺千斤頂，千斤頂?shù)倪x擇是根據(jù)定子的重量來確定的，一般選擇用定子重量的一半或稍大一些的就足夠了。調(diào)整空氣間隙要分為汽側(cè)和勵側(cè)兩部分進(jìn)行測量和計算，但調(diào)整時要一起調(diào)整，調(diào)整后的結(jié)果應(yīng)是汽側(cè)和勵側(cè)的a1、a3、a2、a4分別相等，誤差不應(yīng)超過0.20mm。

徑向磁中心調(diào)整合格后則可進(jìn)行軸向磁中心的調(diào)整。（軸向磁中心在調(diào)整完徑向磁中心后應(yīng)復(fù)測一遍）調(diào)整前應(yīng)在定子四角各支上一塊百分表以監(jiān)測定子左右的變化情況，在定子的前或后位置上也應(yīng)各支上一塊百分表，分別調(diào)零。根據(jù)測量計算結(jié)果用千斤頂進(jìn)行定子的向前或向后平移，我們在定子平移的反方向的將千斤頂設(shè)置好，設(shè)兩人監(jiān)測百分表，兩人操作千斤頂，然后根據(jù)計算后的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后定子四角的百分表數(shù)值應(yīng)恢復(fù)零位，或者數(shù)值變化在±0.05mm范圍內(nèi)均可。整個磁中心調(diào)整完畢后應(yīng)重新進(jìn)行磁中心的復(fù)測，如果測量結(jié)果超出要求的范圍則必須重復(fù)上面的步驟進(jìn)行重新調(diào)整。

4.4 安裝建議

為調(diào)整磁中心方便，安裝發(fā)電機(jī)臺板時的安裝標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計標(biāo)高低，一般說來比設(shè)計標(biāo)高低1mm左右就可以了。

現(xiàn)場安裝時軸向磁中心的定位，建議發(fā)電機(jī)現(xiàn)場安裝調(diào)整時按制造廠給定值的90～110%調(diào)整，勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)按給定值的70～90%調(diào)整。這樣可保證機(jī)組在絕大多數(shù)工況下，發(fā)電機(jī)幾乎不會產(chǎn)生附加軸向磁拉力作用到汽輪機(jī)推力瓦上，勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)則會產(chǎn)生不大的負(fù)軸向磁拉力，一旦汽輪機(jī)出現(xiàn)負(fù)脹差工況也不會磨損勵磁機(jī)軸瓦后端面的烏金。

5 結(jié)語

徑向磁中心重合（空氣間隙的均勻度）要求應(yīng)該按標(biāo)準(zhǔn)從嚴(yán)執(zhí)行，以減小磁不平衡產(chǎn)生的不良影響。汽側(cè)和勵側(cè)的徑向磁中心數(shù)值應(yīng)相等，允許誤差不應(yīng)超過0.20mm。軸向磁中心的重合要求必須通過制造廠家給定的數(shù)值，分別發(fā)電機(jī)和勵磁機(jī)的不同情況從寬掌握，但調(diào)整數(shù)值量不應(yīng)該超過或小于制造廠提供數(shù)值的10%。

參考文獻(xiàn)

[1] 《大型汽輪機(jī)組安裝》水利電力出版社錢德祥等.

[2] 《汽輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)》電力出版社.