龍灘水電廠7號機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極移位分析及處理工藝探討

劉 豐

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

龍灘水電廠7號機(jī)組轉(zhuǎn)子磁極移位分析及處理工藝探討

劉 豐

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

龍灘水電廠7號機(jī)組在調(diào)速器改造后進(jìn)行了甩負(fù)荷試驗(yàn),試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)子大部分磁極發(fā)生移位。對轉(zhuǎn)子磁極位移的原因進(jìn)行簡要分析,制定了相應(yīng)的修復(fù)方案,探討了相關(guān)處理工藝,并對機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)提出了合理化建議。

甩負(fù)荷試驗(yàn)；磁極鍵；移位；處理工藝；龍灘水力發(fā)電廠

0 前 言

龍灘水電廠是我國繼三峽工程后第2個(gè)安裝700 MW級水輪發(fā)電機(jī)組的水電工程,該機(jī)組屬于混流式半傘結(jié)構(gòu)機(jī)組。機(jī)組轉(zhuǎn)子支架為斜立筋圓盤式焊接結(jié)構(gòu),具有保證轉(zhuǎn)子支架的環(huán)形穩(wěn)定性和向心穩(wěn)定性的能力。磁極通過鴿尾與磁軛上相應(yīng)的鍵槽掛接,磁極鍵采用成對的鋸齒形結(jié)構(gòu),由厚2 mm的NKHA780鋼板沖制而成,用螺栓把合成整體。

龍灘水電廠7號機(jī)于2008年12月投產(chǎn)發(fā)電以來總體運(yùn)行指標(biāo)正常,滿足設(shè)計(jì)和合同要求。2015年11月,7號機(jī)組結(jié)合機(jī)組小修完成調(diào)速器改造并進(jìn)行了甩負(fù)荷試驗(yàn),試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)子大部分磁極發(fā)生移位,磁極鍵損壞。水電廠立即組織專家對故障原因進(jìn)行分析,制定處理方案。

1 龍灘水電廠7號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位移情況

2015年11月,7號機(jī)組完成調(diào)速器改造后,按照規(guī)定進(jìn)行了25%、50%、75%、100%額定負(fù)荷下的甩負(fù)荷試驗(yàn)。100%甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí),機(jī)組有功功率為700 MW, 無功功率為34 MVar,監(jiān)控記錄最高轉(zhuǎn)速146.23 r/min。該試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行發(fā)電機(jī)全面檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)子大部分磁極發(fā)生了移位情況,其中6號、9號、31號、45號磁極移位嚴(yán)重,磁極鍵已經(jīng)損壞,并卡阻在磁極與磁軛之間。另外由于磁極移位,造成磁極上部旋轉(zhuǎn)擋風(fēng)板對定子上圍板的輕度刮傷。

2 原因分析

分析造成磁極移位和磁極鍵損壞的原因主要是磁極鍵把合螺栓強(qiáng)度不足。原磁極鍵把合螺栓為內(nèi)六角合金螺栓,材質(zhì)為35CrMoA,8.8級螺栓型號為M5×50。該螺栓不能牢固穩(wěn)定磁極。

另外,在安裝過程及每年的小修過程中,對磁極鍵進(jìn)行敲打可能造成磁極鍵片間把合螺栓變形,螺栓強(qiáng)度降低。在機(jī)組甩負(fù)荷過程中,機(jī)組轉(zhuǎn)速增加,螺栓因承受拉應(yīng)力增大而損壞。

3 處理方案

采用以下處理方法修復(fù)機(jī)組故障：①更換6、9、31、45號磁極的磁極鍵,由于31號磁極的磁極鍵損壞嚴(yán)重并卡死,須將磁極拔出進(jìn)行處理。②采購磁極鍵片高強(qiáng)度連接螺栓,螺栓強(qiáng)度由原來的35CrMoA 8.8級提高到35CrMoA 12.9級,對所有磁極鍵把合螺栓進(jìn)行更換。③對所有發(fā)生位移的磁極進(jìn)行扶正處理,處理完后打緊磁極鍵。④對磁極鍵兩端進(jìn)行封焊處理,防止變形。⑤改變打緊磁極的工藝,防止打緊過程中造成磁極鍵損壞。

4 處理工藝

對機(jī)組磁極進(jìn)行修復(fù)的程序是

(1)先拆除轉(zhuǎn)子磁極左右兩側(cè)上下端擋風(fēng)板、極間與阻尼連接片、極間支撐、極間擋風(fēng)板,測量并記錄空氣間隙,為拔磁極鍵作準(zhǔn)備。

(2)磁極鍵拔出及檢查。拆除磁極鍵限位螺栓和壓板,在磁軛下壓板磁極鍵觀察孔裝入專用工具,用手錘擊打退出磁極鍵和墊片并編號；檢查磁極鍵是否變形,把合螺栓是否斷裂,鍵片是否脫落；檢查磁極墊片是否斷裂。

(3)鍵槽檢查。具體工藝為將鍵槽內(nèi)異物及斷裂螺栓全部取出,并用內(nèi)窺鏡檢查確保無異物及雜質(zhì)。

(4)磁極鍵修整。在工字鋼上對磁極鍵進(jìn)行修形處理,保證磁極鍵前后、左右方向平整、無彎曲,將鏈條鍵的上、下端面焊成整體,防止變形。

(5)磁極鍵把合螺栓更換。更換磁極鍵新螺栓35CrMoA 12.9級,涂鎖固劑后用9 N·m力矩緊固螺栓。

(6)磁極鍵復(fù)查。檢查磁極鍵接觸面情況,接觸面一側(cè)涂抹紅丹,用銅塊墊在磁極鍵端部進(jìn)行打緊后拔出,檢查接觸面積達(dá)到70%以上,否則應(yīng)進(jìn)行研磨處理。

(7)磁極鍵回裝。磁極鍵固定裝置緊固螺栓涂鎖固劑后用240 N·m的力矩扳手緊固；磁極鍵限位螺栓與磁極鍵之間間隙用0.02 mm的塞尺檢查不能通過；用扳手檢查所有磁極鍵限位螺栓背帽緊固無松動(dòng)。

圖1 空氣間隙測量示意

(8)復(fù)測空氣間隙。空氣間隙的測點(diǎn)A、B、C、D、E設(shè)置如圖1所示,空氣間隙設(shè)計(jì)值為34 mm,磁極中部間隙B控制在32～36 mm,測點(diǎn)A、C的氣隙差值應(yīng)不大于2.7 mm,測點(diǎn)D、E的氣隙差值應(yīng)小于2 mm。

(9)回裝連接件?；匮b轉(zhuǎn)子磁極左右兩側(cè)上下端擋風(fēng)板、極間與阻尼連接片、極間支撐、極間擋風(fēng)板。

(10)緊固螺栓。各連接件間的把合螺栓扭矩為M10螺栓24 N·m,M12螺栓40 N·m,M16螺栓95 N·m,M20螺栓185 N·m。

5 修復(fù)檢查

甩負(fù)荷試驗(yàn)后檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有4個(gè)磁極(6、9、31、45號)的磁極鍵變形(斷裂),其中31號磁極鍵變形(斷裂)較嚴(yán)重,導(dǎo)致磁極鍵拔不出。用特制專用工具配合50 t千斤頂將31號磁極連同磁極鍵一起吊出,發(fā)現(xiàn)31號磁極線圈絕緣有輕微損傷,磁極鍵把合螺栓部分?jǐn)嗔?鍵片存在脫落、斷裂并卡阻在鍵槽內(nèi)的現(xiàn)象。為預(yù)防同類問題,將其余的55個(gè)磁極鍵全部拔出,對磁極鍵及鍵槽進(jìn)行全面檢查、清理,并更換了磁極鍵及磁極鍵把合螺栓,將每個(gè)磁極鍵兩端焊接成整體。復(fù)測空氣間隙,發(fā)現(xiàn)3號磁極測點(diǎn)A、C的氣隙差值為2.9 mm,不影響運(yùn)行,暫不處理。磁極其他氣隙數(shù)據(jù)符合工藝要求。

另外,修復(fù)時(shí)檢查發(fā)現(xiàn),定子上圍板存在較輕損傷刮槽,但損傷未傷及定子鐵心,不影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行,對定子上圍板輕度刮槽及31號磁極線圈絕緣層重新涂絕緣漆。

經(jīng)檢查,發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子經(jīng)處理后絕緣電阻測試符合要求：定子繞組絕緣電阻15 s 12.7 MΩ、60 s 101 MΩ、600 s 873 MΩ,吸收比是7.95，極化指數(shù)8.64，轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻280 MΩ。

最后,對上支架、下支架、推力、轉(zhuǎn)子、定子及冷卻器等各部位進(jìn)行全面檢查,所有工具器清點(diǎn)退出,設(shè)備清掃干凈、補(bǔ)漆,無雜物、無油污、無遺留物在內(nèi)。用Φ6mm的盤根拉過發(fā)電機(jī)空氣間隙,無卡阻。

6 總 結(jié)

(1)龍灘水電廠機(jī)組調(diào)速器改造后進(jìn)行了甩負(fù)荷試驗(yàn),試驗(yàn)后檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子大部分磁極移位,但對水電站未造成較大影響。因磁極旋轉(zhuǎn)擋風(fēng)板是水平安裝在磁極上端,建議對同結(jié)構(gòu)類型機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造后,在做甩負(fù)荷試驗(yàn)前,先拆除磁極上的旋轉(zhuǎn)擋風(fēng)板,以防刮傷定子鐵心。

(2)建議各水電廠新安裝機(jī)組或?qū)C(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造后做機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)之后,根據(jù)空氣間隙異常情況抽檢抽查磁極鍵是否完好。

(3)采用高強(qiáng)度把合螺栓可以改善磁極鍵安裝工藝水平,最大限度提升設(shè)備運(yùn)行安全性能。

[1]魏炳漳, 姬長青. 高速大容量發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性——惠州抽水蓄能電站1號機(jī)轉(zhuǎn)子磁極事故的教訓(xùn)[J]. 水力發(fā)電, 2010, 36(9)： 57- 60．

[2]柴方光, 程振偉. 50 MW水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極異常情況分析[J]. 華電技術(shù), 2011, 33(2)： 55- 57．

[3]李勤. 流溪河水電廠2號機(jī)上機(jī)架振動(dòng)超標(biāo)的分析處理[J]. 廣東電力, 2004, 17(1)： 79- 83．

(責(zé)任編輯 王 琪)

Analysis and Treatment of Magnetic Pole Displacement of Unit 7 in Longtan Hydropower Plant

LIU Feng

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

The load rejection test of Unit 7 in Longtan Hydropower Plant is carried out after its governor being transformed. The test finds that most of rotor magnetic pole is shifted. The reason of rotor magnetic pole shift is analyzed, and corresponding repair scheme is developed. Relevant treatment technology of shift are analyzed and some suggestions on the rational operation of unit are also put forward．

load rejection test; magnetic pole key; shift; treatment technology; Longtan Hydropower Plant

2017- 02- 16

劉豐(1979—),男,湖北武漢人,工程師,主要從事水電站機(jī)械檢修、維護(hù)工作．

TK733.1;TM312(267)

B

0559- 9342(2017)04- 0072- 02