長甸發(fā)電廠1號發(fā)電機(jī)改造設(shè)計(jì)方案綜述

史恩澤，姜潤東，張雪源，劉 宇

（1.長甸發(fā)電廠，遼寧省丹東市 118000；2.國家電網(wǎng)公司東北分部，遼寧省沈陽市 110000；3.哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江省哈爾濱市 150000）

1 概述

長甸發(fā)電廠位于遼寧省寬甸滿族自治縣境內(nèi)，是中朝界河鴨綠江中下游水豐電站的擴(kuò)建工程。廠區(qū)由A站和B站兩座引水式廠房組成。A站由中水東北勘測設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，廠房內(nèi)安裝1號和2號兩臺水輪發(fā)電機(jī)組，主設(shè)備由天津發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)，水輪機(jī)型號為HL200-LJ-380，發(fā)電機(jī)型號為SF75-40/8540，1989年投產(chǎn)發(fā)電。

1號發(fā)電機(jī)為立式懸吊型結(jié)構(gòu)，主要部件包括定子、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架、推力軸承、上導(dǎo)軸承，未設(shè)計(jì)下機(jī)架和下導(dǎo)軸承。

1.1 定子

定子主要由機(jī)座、鐵芯和繞組組成，總重量149t。受運(yùn)輸條件的限制，定子分成4瓣，在制造廠裝壓好鐵芯和分瓣下線后，分瓣運(yùn)至電站工地裝配成整體并嵌合縫處線圈。機(jī)座為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，共有6個環(huán)，上環(huán)支撐上機(jī)架，底環(huán)與基礎(chǔ)板連接，中間環(huán)供裝定子鐵芯。 鐵芯用0.5mm厚的優(yōu)質(zhì)冷軋無取向電工鋼板沖成的扇形沖片疊成，片間用硅鋼片漆絕緣，每層圓由32組扇形片組成，每張扇形片均布12個槽。鐵芯上下兩端段用環(huán)氧膠黏結(jié)。線圈為條形線棒。每根線棒由29股3.52×7.41雙玻璃膠絲包銅線組成，在槽內(nèi)部分采用360°換位，絕緣等級為B級。

1.2 轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子外徑7.792m，裝配后總重為301t，由轉(zhuǎn)軸、中心體、轉(zhuǎn)子支架、磁軛、磁極、擋風(fēng)板及轉(zhuǎn)子引線等主要部件組成。轉(zhuǎn)軸為整體20SiMn鍛鋼，全長7.14m，凈重30t，轉(zhuǎn)子支架由中心體和8個工字形支臂組成，在電站組裝后將合縫板焊成一整體。中心體由輪轂與輻板焊接而成，輪轂與主軸靠熱套配合緊量傳遞扭矩。磁軛用3mm厚的15MnVN高強(qiáng)度合金鋼板沖制的扇形片疊成，每層圓由8片組成，每片均布5個極矩，徑向?qū)?00mm。在磁軛軸向長度有6個41mm高的通風(fēng)溝，內(nèi)裝流線型通風(fēng)槽片。磁軛與轉(zhuǎn)子支架用8對斜鍵楔緊，采用熱打鍵方式打緊，保證機(jī)組在140%額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時磁軛與支架之間不分離。磁極由鐵芯、線圈和阻尼繞組組成。磁極鐵芯由1.5mm厚的A3鋼板沖制和疊壓而成。磁極線圈采用帶有增大散熱凸緣的七邊形銅帶，匝間用4層0.1mm厚的環(huán)氧酚醛玻璃布B級絕緣熱壓成形。

1.3 上機(jī)架

上機(jī)架是負(fù)荷機(jī)架，內(nèi)部裝有導(dǎo)軸承、集電環(huán)和刷桿座。上機(jī)架為鋼板焊接輻射形結(jié)構(gòu)，由中心體和8個可拆卸的工字型支臂組成。導(dǎo)軸承位于上機(jī)架中心體下部，有8塊軸瓦，為油浸式自循環(huán)結(jié)構(gòu)。

1.4 推力軸承

推力軸承裝在上機(jī)架上面的油槽內(nèi)，由推力頭、鏡板、推力瓦、彈性油箱、推力軸承座和油冷卻器、油槽、密封蓋等組成。推力頭通過鍵與鎖圈固定在轉(zhuǎn)軸上。鏡板為45號鍛鋼件，用螺釘和圓柱銷固定在推力頭上。推力軸承采用單波紋彈性油箱支撐的扇形雙層瓦結(jié)構(gòu)，其總負(fù)荷為650t，支撐10塊推力瓦的彈性油箱油路互相聯(lián)通。推力軸承損耗所產(chǎn)生的熱量由油槽內(nèi)的兩塊半環(huán)式油冷卻器帶走。

1.5 通風(fēng)系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)采用密閉自循環(huán)空氣冷卻，通風(fēng)系統(tǒng)為徑向式。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)動時，進(jìn)入轉(zhuǎn)子支架的冷風(fēng)，由于轉(zhuǎn)子磁極、磁軛、支架和擋風(fēng)板的鼓風(fēng)作用，通過磁極間的隔風(fēng)板，將冷風(fēng)分為上、中、下3路分別進(jìn)入定子上端部線圈、定子鐵芯通風(fēng)溝和定子下端部線圈，再經(jīng)過機(jī)座壁板上、中、下通風(fēng)孔進(jìn)入空氣冷卻器。經(jīng)過空氣冷卻器作熱交換后的冷卻風(fēng)分上、下吸入；一路向上由上蓋板和上擋風(fēng)板之間的通風(fēng)道進(jìn)入轉(zhuǎn)子；另一路向下經(jīng)過水泥基礎(chǔ)風(fēng)洞由風(fēng)罩和下?lián)躏L(fēng)板之間的通風(fēng)道進(jìn)入轉(zhuǎn)子。

1.6 制動系統(tǒng)

采用機(jī)械制動方式，停機(jī)時轉(zhuǎn)速降為額定轉(zhuǎn)速的30%～50%，用0.7MPa壓縮空氣通入制動器內(nèi)一次連續(xù)制動。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子下部的基礎(chǔ)支架上裝有8個φ280mm的制動器，用于停機(jī)制動或頂轉(zhuǎn)子之用。

2 改造的必要性分析

長甸發(fā)電廠1號發(fā)電機(jī)自投入運(yùn)行以來，由于設(shè)計(jì)、制造和機(jī)組長期運(yùn)行的原因，存在著定子鐵芯槽口沖片逸出、鐵芯翹曲變形、定子繞組溫升過高、轉(zhuǎn)子繞組絕緣老化、制動環(huán)裂紋等諸多缺陷，這些缺陷由于設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的原因，通過正常的檢修無法進(jìn)行修復(fù)或更換，成為機(jī)組安全運(yùn)行的重大隱患。

2.1 存在的主要缺陷

2.1.1 定子鐵芯端部槽口沖片逸出

由于機(jī)組長期運(yùn)行后，定子沖片表面絕緣漆膜收縮致使定子鐵芯壓緊度降低、振動幅值增大，定子鐵芯與機(jī)座的溫差致使鐵芯與機(jī)座之間在徑向產(chǎn)生相對滑移，鐵芯壓緊度不足致使相鄰沖片之間的剪切力小于壓指與端片之間的摩擦力等原因，定子鐵芯上端及下端的槽口沖片產(chǎn)生滑移，造成端片逸出，2013年，該機(jī)組B級檢修時間檢查，沖片朝內(nèi)徑方向普遍位移1～2.5mm，現(xiàn)場實(shí)際情況見圖1。

圖1 定子鐵芯槽口沖片逸出Figure 1 Stator core notch punching out

2.1.2 定子鐵芯翹曲變形及松動

機(jī)組運(yùn)行時，定子鐵芯發(fā)熱膨脹，而機(jī)座由于采用軸向銷釘固定方式，受到約束而不能自由向外膨脹，于是鐵芯產(chǎn)生波浪形翹曲，在2013年B級檢修時間檢查，測量圓周方向水平波浪度最大達(dá)到13mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范允許值5mm。同時定子出現(xiàn)鐵芯松動、振動幅值增大現(xiàn)象，由機(jī)組運(yùn)行初期的0.027mm，增加到2014年3月的0.043mm，超過規(guī)范規(guī)定的不大于0.03mm標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，現(xiàn)場實(shí)際情況見圖2。

圖2 定子鐵芯翹曲變形Figure 2 Warpage deformation of stator core

2.1.3 定子繞組溫升偏高

由于定子鐵芯翹曲變形導(dǎo)致通風(fēng)路徑不暢，定子繞組溫升逐年升高，從2010年起，由于溫升過高的原因，機(jī)組不能達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行工況。尤其機(jī)組在夏季帶滿負(fù)荷時，定子繞組溫升將超過80℃報(bào)警值，同時發(fā)現(xiàn)部分定子測溫元件損壞。

2.1.4 轉(zhuǎn)子磁極絕緣老化

由于機(jī)組為20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，受當(dāng)時條件所限，磁極絕緣等級為B級，制造工藝相對落后。機(jī)組投運(yùn)初期曾多次發(fā)生磁極繞組接頭過熱現(xiàn)象，在1995年9月12日～11月8日期間，連續(xù)3次發(fā)生磁極線圈極間連接引線燒損事故，導(dǎo)致磁極線圈也嚴(yán)重?zé)龘p。同時設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上存在磁極線圈與磁極鐵芯之間縫隙大（見圖3），且沒有采取密封措施，易進(jìn)灰塵油污，極身絕緣表面臟污嚴(yán)重，磁極線圈匝間絕緣和極身絕緣長期受到污染和極間連接引線多次燒損事故的波及，致使絕緣老化，絕緣性能降低。

圖3 磁極線圈與鐵芯之間的縫隙Figure 3 Gap between pole coil and core

2.1.5 制動環(huán)裂紋

2013年，1號機(jī)組B級檢修中發(fā)現(xiàn)：3、7、39號磁極對應(yīng)的制動環(huán)各有一處裂紋。其中，3號和7號磁極對應(yīng)處裂紋長20mm，深8mm；39號磁極對應(yīng)的制動環(huán)散熱溝內(nèi)有一處較明顯的裂紋，長40mm，深20mm，現(xiàn)場實(shí)際情況見圖4。

圖4 制動環(huán)裂紋Figure 4 Brake ring crack

2.2 改造的必要性分析

2.2.1 定子鐵芯槽口沖片逸出

逸出的沖片會割損定子線棒絕緣，或者在長期振動情況下斷裂，極易發(fā)生線棒對地放電，從而引發(fā)燒損線棒和鐵芯的事故（十三陵、緊水灘及小浪底等電站都曾發(fā)生過類似事故）。2014年3月，該廠再次對定子鐵芯進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)部分逸出的沖片又朝內(nèi)徑方向位移了0.5mm，有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2 定子鐵芯翹曲變形及松動

定子鐵芯翹曲變形及松動將對機(jī)組產(chǎn)生以下有害影響：

（1）定子振動幅值和電磁噪聲增大。

（2）定子電流諧波分量增加。

（3）定子鐵芯損耗增加，溫度升高。

（4）損傷沖片絕緣漆膜，引起槽楔及槽墊條松動。

（5）磨損定子線棒絕緣。

（6）鐵芯圓度發(fā)生變化導(dǎo)致氣隙不均勻。

上述有害影響將降低機(jī)組運(yùn)行壽命，危及機(jī)組安全運(yùn)行，甚至發(fā)生重大設(shè)備安全事故。

2.2.3 定子繞組溫度過高

定子繞組的絕緣壽命隨著溫度的升高而呈指數(shù)關(guān)系下降，機(jī)組長期在高溫狀態(tài)下運(yùn)行，會減少機(jī)組的使用壽命，致使機(jī)組故障率高，檢修周期短，甚至提前達(dá)到報(bào)廢狀態(tài)。

2.2.4 磁極線圈絕緣老化

轉(zhuǎn)子磁極線圈絕緣等級較低，為B級，轉(zhuǎn)子磁極線圈與磁極鐵芯之間縫隙大，并且沒有采取密封措施，易進(jìn)灰塵油污和灰塵，因而磁極線圈匝間絕緣和極身絕緣長期受到污染，致使現(xiàn)在的線圈絕緣材料嚴(yán)重老化，絕緣性能極大地降低，極易造成突發(fā)性匝間短路事故，威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.5 制動環(huán)裂紋

制動環(huán)屬于轉(zhuǎn)動部件，一旦裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致制動環(huán)斷裂，除對機(jī)組本身產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞外，因制動器固定在基礎(chǔ)上，還可能對廠房混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞，發(fā)生重大安全事故，威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.6 結(jié)論

根據(jù)上述分析，長甸發(fā)電廠1號發(fā)電機(jī)由于歷史原因，在設(shè)計(jì)和制造方面存在一些先天缺陷，經(jīng)過20多年的運(yùn)行，存在諸多安全隱患，若繼續(xù)運(yùn)行，則機(jī)組的安全穩(wěn)定性難以保證。為消除安全隱患，提高發(fā)電機(jī)性能和電站運(yùn)行的安全可靠性，對1號發(fā)電機(jī)進(jìn)行改造是非常必要的。

3 改造方案設(shè)計(jì)

鑒于長甸發(fā)電廠1號發(fā)電機(jī)存在的缺陷已構(gòu)成嚴(yán)重安全隱患，經(jīng)過專家綜合論證，確定如下改造方案：

3.1 定子整體更換

主要部件包括定子機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組、銅環(huán)連接線和定子測溫元件等。

3.1.1 定子機(jī)座

（1）機(jī)座應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受異步同期、短路、半數(shù)磁極繞組短路等引起的各種力的作用而不發(fā)生損害和超過允許的變形，并能夠適應(yīng)定子鐵芯的熱變形，以防止鐵芯松動、翹曲。

（2）機(jī)座應(yīng)能承受運(yùn)輸和安裝時各種力的作用而不產(chǎn)生損害和超過允許的變形。

（3）為了提高鐵芯裝壓質(zhì)量和機(jī)座剛度，定子機(jī)座下環(huán)板與定子鐵芯的結(jié)合型式采用下端為大齒壓板結(jié)構(gòu)。

（4）機(jī)座結(jié)構(gòu)應(yīng)為定子鐵芯、定子繞組的通風(fēng)設(shè)置合適的風(fēng)路。

3.1.2 鐵芯

定子鐵芯采用新的硅鋼片材料及鐵芯疊裝工藝：

（1）定子鐵芯采用低損耗、高質(zhì)量、高導(dǎo)磁率、無時效、厚度不大于0.50mm的優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片。每片硅鋼片兩面應(yīng)涂F級絕緣漆并應(yīng)形成完整的漆膜。

（2）定子鐵芯疊片全部交錯疊制，采用多段分層壓緊法，以形成一個整體、緊固鐵芯。為了減少鐵芯振動，采用端齒沖片黏結(jié)技術(shù)。

（3）疊片的壓緊由疊片裝配應(yīng)力控制，并檢查壓緊螺栓的拉力以校對疊片壓緊程度。鐵芯疊片分段冷壓整體熱壓工藝壓緊。拉緊螺桿上端應(yīng)設(shè)蝶形彈簧，保持恒定的壓縮量，以維持機(jī)組運(yùn)行后冷熱交替鐵芯膨脹和收縮時對鐵芯必須的壓緊力，防止鐵芯長期運(yùn)行后松動。定子鐵芯疊片不允許用定位件作為壓緊件。

（4）疊片用足夠數(shù)量的定位筋固定在機(jī)座上。定子疊片上、下兩端用齒壓板牢固地夾住。齒壓板的壓指應(yīng)采用非磁性材料。鐵芯的拉緊螺桿不得當(dāng)作定位筋使用，應(yīng)采用具有可靠絕緣的高強(qiáng)度低碳合金鋼螺桿。

（5）定子鐵芯中通風(fēng)溝應(yīng)設(shè)計(jì)成使整個鐵芯長度方向的溫升盡可能均勻分布，使流經(jīng)定子鐵芯的氣流暢通并使風(fēng)摩損耗最小。

（6）為了壓緊鐵芯，防止齒部松動，在鐵芯的上下兩端面裝設(shè)非磁性材料的壓指，壓指與齒壓板焊接成一體，相鄰線棒之間為雙壓指結(jié)構(gòu)，防止齒部松動，端片逸出。

3.1.3 定子繞組

（1）繞組絕緣采用F級絕緣，優(yōu)先采用VPI或VPR真空加壓浸漬的成熟可靠工藝，使絕緣和線棒成為無空隙的嚴(yán)密而均勻且有一定彈性的整體。成型后線棒的電氣性能、機(jī)械性能、抗老化性能、耐潮性能和難燃特性應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）定子繞組導(dǎo)體應(yīng)為電解銅，純度不低于99.9%。

（3）線棒在定子槽內(nèi)與鐵芯之間應(yīng)緊密配合，在結(jié)構(gòu)和工藝上應(yīng)采取措施，其槽電位的實(shí)測值小于10V。

（4）為減小股線在槽部漏磁場中不同位置產(chǎn)生循環(huán)電流而引起的附加損耗和股線間電動勢差和溫差，線棒的股線應(yīng)進(jìn)行換位。定子線棒在整個定子鐵芯長度上應(yīng)采用羅倍爾換位或其他更佳的換位方式。

（5）繞組的端部、槽部、槽口和連接線應(yīng)牢固地支撐和固定，并有可靠防松動措施，使之在頻繁起動和各種工況下以及非正常運(yùn)行情況下避開各種運(yùn)行工況共振頻率不產(chǎn)生松動、位移和變形。槽部和端部的支持結(jié)構(gòu)，除要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度外，對端部還要求與齒壓板等金屬部件有足夠的絕緣距離。定子繞組的端箍（上、下端部均設(shè)置）及支撐件應(yīng)采用非磁性材料。所有的接頭和連接應(yīng)采用銀、銅焊接工藝，接頭處的載流能力不得低于同回路的其他部位。端部絕緣用環(huán)氧澆筑。定子槽楔及墊條的絕緣等級為F級。采用的緊固結(jié)構(gòu)和工藝應(yīng)為成熟的和有安全穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的，確保使繞組雖受力而不產(chǎn)生危險(xiǎn)振動或雖受振動而不松動，且繞組在出槽口處絕緣不磨損、不破壞，確保繞組壽命在40年以上。

（6）繞組應(yīng)具有良好的防電暈和耐電腐蝕性能，在槽部、端部等部位應(yīng)采取防暈措施。定子繞組的端部絕緣，應(yīng)采用防暈層與主絕緣一次成型的結(jié)構(gòu)和工藝。槽部防暈層應(yīng)采用合適的和穩(wěn)定的線性電阻值，對溫度相對穩(wěn)定，且和主絕緣相容性好。為使線棒與槽壁接觸良好，應(yīng)采用性能好的半導(dǎo)體性質(zhì)的適形材料塞墊在線棒和槽壁間。防暈層應(yīng)具有良好的防暈性能、溫度穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的機(jī)械和電氣性能，并能在長期運(yùn)行中保持這些特性。

3.1.4 銅環(huán)引線

提升絕緣等級至F級，使之與定子繞組的絕緣等級相匹配。所有銅環(huán)引線與線棒的連接均采用銀焊，并符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

3.1.5 定子測溫元件

對定子線圈和定子鐵芯的全部測溫元件、溫度巡檢儀及之間的線路進(jìn)行更換，以解決原發(fā)電機(jī)定子測溫元件老化的問題，使之能夠準(zhǔn)確有效地反映出定子溫度。

3.2 轉(zhuǎn)子

保留原轉(zhuǎn)子支架，更換磁極、磁軛、極間連接線、轉(zhuǎn)子引線、轉(zhuǎn)子中心體與轉(zhuǎn)子支架連接螺栓等的更換，增設(shè)磁軛下壓板，改造制動環(huán)為可拆卸式等。

3.2.1 磁極

（1）磁極采用有同類機(jī)組成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算驗(yàn)證的可靠結(jié)構(gòu)。材料的安全系數(shù)應(yīng)按最大和平均計(jì)算應(yīng)力來確定。

（2）磁極鐵芯在工廠組裝，應(yīng)采用由拉緊螺桿緊固的高強(qiáng)度薄鋼板制成，壓板材料采用鍛鋼。

（3）磁極線圈采用無氧硬銅排拼焊成型結(jié)構(gòu)，其純度不得低于99.95%。銅排形狀設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮增大散熱面，線圈的絕緣為F級。匝間絕緣采用上膠Nomex紙，與相鄰匝完全黏合且突出每匝銅排表面，磁極線圈熱壓成整體。極身絕緣采用Nomex紙和HEC56102雙組分室溫固化膠，磁極線圈與磁極鐵芯之間分段填充浸漬滌綸氈夾一層環(huán)氧玻璃布板。磁極線圈首末匝與磁極鐵芯和鐵托板間設(shè)有防爬電的絕緣墊。鐵托板將磁極線圈牢固地固定在磁極鐵芯上，鐵托板上側(cè)設(shè)置尼龍繩，可有效地密封磁極線圈與磁極鐵芯之間的縫隙。

（4）磁極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮拆除和更換磁極的方便，設(shè)置合適、可靠的磁極線圈固定方式，采用在不吊出轉(zhuǎn)子和不拆除上機(jī)架情況下，更換轉(zhuǎn)子磁極、定子上層線棒以及對定子繞組端部和定子鐵芯進(jìn)行預(yù)防性檢查。

3.2.2 磁軛

原磁軛沖片保留，增設(shè)磁軛下壓板，更換通風(fēng)槽片、更換壓緊螺桿，為防止拆除過程中原磁軛沖片可能損壞，要求制造廠補(bǔ)充原磁軛沖片總量的15%作為備用，并優(yōu)先使用新沖片，采取各種措施，確保磁軛的疊裝質(zhì)量及整體性。

為能有效控制磁軛的傾斜度和波浪度，磁軛上下壓板應(yīng)有足夠的剛度，其厚度應(yīng)大于20mm，磁軛下壓板采用整圓結(jié)構(gòu)。

3.2.3 制動環(huán)

原發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子制動環(huán)兼作磁軛下壓板，為20世紀(jì)80年代的技術(shù)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，發(fā)電機(jī)檢修維護(hù)難度大。改造后的制動環(huán)應(yīng)為可拆卸式，制動環(huán)與磁軛下壓板為分離式結(jié)構(gòu)，以解決原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理的問題。

3.3 制動器更換，增設(shè)粉塵收集裝置

3.3.1 機(jī)械制動裝置

由于發(fā)電機(jī)制動環(huán)改造為可拆卸式，原制動器頂面設(shè)計(jì)高程已不能滿足機(jī)組制動工作要求，需將制動器全部進(jìn)行更換。

要求新設(shè)計(jì)的制動裝置單獨(dú)使用時，應(yīng)能使機(jī)組在規(guī)定時間內(nèi)從35%額定轉(zhuǎn)速加閘至完全停止旋轉(zhuǎn)。

3.3.2 粉塵收集系統(tǒng)

為確保發(fā)電機(jī)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，減少污染，增設(shè)制動粉塵自動收集系統(tǒng)一套，以便清除在機(jī)組制動過程中產(chǎn)生的粉塵，消除粉屑對定子和轉(zhuǎn)子的污染。

收集的粉塵應(yīng)能方便地從收集室中清除，粉塵收集系統(tǒng)的管路應(yīng)采用金屬軟管。

3.4 電氣制動裝置

為了盡量減少機(jī)械制動時間，減少對制動環(huán)的磨損及由此產(chǎn)生的粉塵、污染環(huán)境，增設(shè)一套完全獨(dú)立的電氣制動系統(tǒng)，該裝置應(yīng)使用國內(nèi)目前成熟的技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)備主要包括制動短路隔離開關(guān)、電制動變壓器及制動整流柜等。

3.5 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)冷卻系統(tǒng)仍采用無外加電動風(fēng)機(jī)的徑、軸向通風(fēng)方式。通風(fēng)冷卻系統(tǒng)應(yīng)做到冷卻效果好、效率高、噪聲低。擋風(fēng)板支撐材料要求用非導(dǎo)磁材料，并要求方便拆卸以便于檢查線圈[1-2]。

4 改造的實(shí)施過程

2014年12月，長甸發(fā)電廠1號發(fā)電機(jī)改造可研立項(xiàng)獲得國家電網(wǎng)公司正式批復(fù)，2015年5月，完成初步設(shè)計(jì)工作，9月完成了設(shè)備招標(biāo)工作，哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司中標(biāo)，11月完成合同簽訂。2016年1月和5月，分別召開了一聯(lián)會、二聯(lián)會，確定了改造技術(shù)方案。2017年4月，在廠房安裝間，進(jìn)行定子組裝工作，10月下旬，1號機(jī)組正式停機(jī)，改造工作全面展開，同時進(jìn)行機(jī)組A級檢修，2018年5月下旬，機(jī)組安裝工作全部完成，7月完成全部調(diào)試和試驗(yàn)工作，各項(xiàng)性能均滿足合同要求。

5 技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)說明

5.1 改造前后主要型式及參數(shù)對比

改造前后主要型式及參數(shù)對比情況如表1所示。發(fā)電機(jī)改造后定子整體重量較改造前有所增加，增加重量集中在機(jī)座上，目的是增強(qiáng)定子機(jī)座的強(qiáng)度，確保定子在承受各種力的作用時不發(fā)生有害變形，轉(zhuǎn)動部件重量未發(fā)生變化，通過對通風(fēng)擋風(fēng)板設(shè)計(jì)優(yōu)化及發(fā)電機(jī)絕緣等級提升，提高了發(fā)電機(jī)最大功率輸出能力。

表1 1號發(fā)電機(jī)改造前后主要型式及參數(shù)對比Tab1e 1 Comparison of main types and parameters of No.1 generators reconstruction （ before and after reconstruction ）

續(xù)表

5.2 技術(shù)改進(jìn)情況介紹

針對改造前1號發(fā)電機(jī)存在的缺陷，在設(shè)備制造和現(xiàn)場安裝階段進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，主要措施包括：

5.2.1 采取防定子鐵芯槽口沖片逸出措施

定子鐵芯壓緊采用穿心螺桿結(jié)構(gòu)，并將上、下兩端第一段沖片的鴿尾槽設(shè)計(jì)為閉口槽，以及在軛部增加絕緣銷，提高了限位能力。

5.2.2 采取防定子鐵芯翹曲變形措施

定子機(jī)座與基礎(chǔ)板定位由改造前采用軸向銷，改造后更改為徑向銷與基礎(chǔ)連接，并按鐵芯與機(jī)座接觸考慮，將定子鐵芯翹曲的安全系數(shù)提高到9.39，超過規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)5的要求。

5.2.3 定子組裝工藝改變

原定子在制造廠內(nèi)進(jìn)行鐵芯疊片和下線，分瓣運(yùn)至工地裝配，在機(jī)坑內(nèi)組合成整體并嵌合縫處線圈，由于機(jī)座和鐵芯存在組合縫的原因，定子整體的強(qiáng)度和抗拉性降低。新定子采用機(jī)坑外組裝技術(shù)，機(jī)座焊接成整體。鐵芯疊片采用交錯疊制，多段分層壓緊法，完全形成一個整體，增加了定子的強(qiáng)度和抗變形能力。

5.2.4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

由制造廠對原通風(fēng)方式進(jìn)行重新核算，對擋風(fēng)板結(jié)構(gòu)和安裝位置進(jìn)一步優(yōu)化，重新設(shè)計(jì)空氣冷卻器，轉(zhuǎn)子上、下?lián)躏L(fēng)板由原設(shè)計(jì)固定在上機(jī)架和轉(zhuǎn)子下部混凝土上，改造為固定轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)擋風(fēng)板，便于檢修時分解與安裝[3-7]。

6 結(jié)束語

本文綜合論述了長甸發(fā)電廠1號發(fā)電機(jī)改造全過程，經(jīng)歷了可研立項(xiàng)、初步設(shè)計(jì)、招標(biāo)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、安裝和試驗(yàn)全過程，通過全面統(tǒng)計(jì)缺陷、分析缺陷產(chǎn)生原因，對改造必要性進(jìn)行綜合論證，在招標(biāo)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，針對原設(shè)計(jì)存在的缺陷和不足提出了針對性的解決措施，并采用當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)和成熟的技術(shù)，使1號發(fā)電機(jī)改造后整體性能有了顯著的提高，確保了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，改造積累的經(jīng)驗(yàn)將為今后同類設(shè)備改造提供借鑒作用。