火電廠汽輪發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器端面修理

呂慧聰

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040）

0 引言

國外某聯(lián)合循環(huán)火電廠汽輪發(fā)電機(jī)功率為125MW，勵磁方式為三機(jī)無刷勵磁，在沖轉(zhuǎn)至3000 r/min 運(yùn)行良好的情況下進(jìn)行電氣試驗(yàn)，突發(fā)發(fā)電機(jī)頻率降低，勵磁機(jī)電流異常升高，機(jī)組振動異常，并伴有火花和絕緣燒焦的濃煙，隨后發(fā)電機(jī)保護(hù)動作滅磁，機(jī)組跳機(jī)。檢查機(jī)組情況發(fā)現(xiàn)主勵磁機(jī)與本體轉(zhuǎn)子連接處鴨掌槽部分熔損，導(dǎo)電螺桿熔化變形，絕緣套筒燒焦。隨即對事故原因進(jìn)行了分析，并進(jìn)行修理。著重介紹本體聯(lián)軸器熔毀部位的修理工作，并進(jìn)行了導(dǎo)電桿的回裝。希望對今后避免此類事故的發(fā)生和此類事故的處理能有所啟示。

1 機(jī)組情況介紹

聯(lián)合循環(huán)1 號汽輪發(fā)電機(jī)額定功率125 MW，國外機(jī)組，冷卻方式空冷，頻率50 Hz，勵磁方式為三機(jī)無刷勵磁，包括本體發(fā)電機(jī)、主勵磁機(jī)和副勵磁機(jī)，勵磁機(jī)發(fā)出的交流電通過旋轉(zhuǎn)二極管進(jìn)行整流出直流電直接給轉(zhuǎn)子供電，勵磁系統(tǒng)為全封閉式（圖1）。

圖1 現(xiàn)場勵磁機(jī)、發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)

2 事故經(jīng)過

汽輪發(fā)電機(jī)沖轉(zhuǎn)至3000 r/min 時(shí)各項(xiàng)參數(shù)良好，進(jìn)行相關(guān)電氣試驗(yàn)，短路特性試驗(yàn)和空載試驗(yàn)均無異常，隨即進(jìn)行勵磁系統(tǒng)相關(guān)測試，包括滅磁時(shí)間常數(shù)、一次相序測量、零起自動升壓功能測試、階躍響應(yīng)、定子殘壓、通道切換測試及軸電壓測量未發(fā)現(xiàn)異常，然后由DCS 進(jìn)行控制起勵并自動升壓，當(dāng)電壓自動升至13.76 kV 穩(wěn)定幾秒鐘后，突然發(fā)電機(jī)頻率降低，勵磁機(jī)電流表已達(dá)到最大量程，機(jī)組振動異常，主勵磁與發(fā)電機(jī)連接處出現(xiàn)火花和絕緣燒焦?jié)鉄?，汽輪機(jī)保護(hù)跳閘動作，發(fā)電機(jī)保護(hù)滅磁動作，機(jī)組停機(jī)。

3 事故檢查

停機(jī)后對出現(xiàn)火花和濃煙位置進(jìn)行了重點(diǎn)檢查，將主勵磁機(jī)打開檢查，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)整流管連接到轉(zhuǎn)子兩極位置出現(xiàn)了明顯電氣損傷，有電弧燒焦情況，對電極進(jìn)行了檢查，拆掉接線柱，發(fā)現(xiàn)主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子負(fù)極與旋轉(zhuǎn)整流管負(fù)極連接螺栓松動。主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子與本體轉(zhuǎn)子拆卸時(shí)，連接螺栓發(fā)黑并有刺激氣味，打開后發(fā)現(xiàn)鴨掌連接部位軸鍛件部分金屬已經(jīng)熔化，銅制導(dǎo)電螺桿熔損變形，絕緣套筒燒焦，損傷情況非常嚴(yán)重（圖2、圖3）。

4 原因分析

綜合現(xiàn)場電氣試驗(yàn)情況和事故后的拆機(jī)情況，經(jīng)專家分析，造成此次事故的根本原因如下：

（1）主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)軸與本體轉(zhuǎn)軸連接采用鴨掌結(jié)構(gòu)，需保證導(dǎo)電通路接觸良好，且均勻涂抹導(dǎo)電膏，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)存在部分接觸面接觸不良，導(dǎo)電膏不均勻，這將導(dǎo)致聯(lián)軸器電氣性能下降，局部過熱，這是此次事故的次要原因。

圖2 事故后本體聯(lián)軸器端面（已清理）

圖3 燒毀的絕緣套管

（2）主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子負(fù)極與旋轉(zhuǎn)整流管相連接的螺栓松動，導(dǎo)致電極發(fā)熱、拉電弧，造成正負(fù)電極短路，產(chǎn)生極大短路電流，最終造成聯(lián)軸器配合面、導(dǎo)電螺桿及絕緣套筒損毀，這是此次事故的主要原因。

5 事故處理

（1）主勵磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流管等部件現(xiàn)場處理更換。

（2）主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子返廠維修，導(dǎo)電桿、絕緣套筒等也在制造廠更換。進(jìn)行了第一次PT 探傷，共有5 處裂紋，其中有幾處比較嚴(yán)重的裂紋，裂紋全部去除至少要銑進(jìn)25 mm 深（圖4、圖5）。

（3）發(fā)電機(jī)本體聯(lián)軸器端面現(xiàn)場處理，著重介紹，具體過程如下：①轉(zhuǎn)子鍛件合金鋼與導(dǎo)電螺桿銅材質(zhì)由于高溫相互融合，首先鉗工用風(fēng)銑去除轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸器端面的熔銅，直至熔銅全部清除（圖6）；②繼續(xù)銑磨，探傷后再次發(fā)現(xiàn)裂痕，鉗工繼續(xù)研磨裂痕處，經(jīng)多次銑磨和探傷直至無裂痕，然后出具探傷報(bào)告；③鉗工銑磨結(jié)束后進(jìn)行焊接前的數(shù)據(jù)測量工作，勵端聯(lián)軸器端面面向鏜床，按聯(lián)軸器的端面找正，用百分表打聯(lián)軸器外圓直徑500 mm 的長度，水平精度<0.10 mm，垂直精度<0.40 mm，由于只是為了檢測焊接變形，上述找正可以滿足要求；④聯(lián)軸器數(shù)據(jù)測量結(jié)束后，按照標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)軸焊接規(guī)程對端面受損部位進(jìn)行補(bǔ)焊工作，轉(zhuǎn)軸焊接要求工藝方式方法先進(jìn)，焊料材質(zhì)特殊，并要嚴(yán)格控制焊接時(shí)間上不能太快，避免轉(zhuǎn)軸因過熱造成變形，經(jīng)過6 天完成焊接（圖7、圖8）；⑤再次測量聯(lián)軸器各相關(guān)尺寸的變形情況，觀查變形量，只有銷孔有變形，其余外圓和止口等均無變形，說明焊接時(shí)應(yīng)力與溫度控制良好；⑥開始鏜序找正，勵端聯(lián)軸器端面面向鏜床，按聯(lián)軸器的端面找正，用百分表打聯(lián)軸器外圓直徑500 mm 的長度，水平<0.10 mm，垂直<0.30 mm，由于聯(lián)軸器鴨掌槽呈水平放置，上述找正可以基本滿足圖紙加工要求，鴨掌槽水平0.08 mm，由于現(xiàn)場條件限制，決定允許加工，開始鏜序；⑦經(jīng)過對端面的粗加工，發(fā)現(xiàn)有幾處需要補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后再進(jìn)行鏜序粗加工，然后由鉗工進(jìn)行打磨，拋光，直到達(dá)到著色探傷要求為止；⑧通過PT 探傷，發(fā)現(xiàn)端面補(bǔ)焊處仍有裂紋，需重復(fù)上述過程，直至沒有裂紋，可以進(jìn)行下一工序（圖9）；⑨進(jìn)行導(dǎo)電桿的回裝，做絕緣電阻實(shí)驗(yàn)，絕緣電阻值前后無變化，為13 MΩ，合格。

圖4 進(jìn)行PT 探傷

圖5 PT 探傷發(fā)現(xiàn)裂紋

圖6 清理熔銅

圖7 焊接過程中的端面

圖8 焊接完成

圖9 修理完的聯(lián)軸器端面

6 結(jié)語

此次事故由于主勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子負(fù)極與旋轉(zhuǎn)整流管相連接的螺栓松動，造成電極拉電弧，最終導(dǎo)致短路現(xiàn)象的發(fā)生，電流通過2個聯(lián)軸器相連接的鴨掌，加之接觸面接觸不良，導(dǎo)電膏涂抹不均勻最終導(dǎo)致起火，造成旋轉(zhuǎn)整流管、聯(lián)軸器配鴨掌、導(dǎo)電螺桿及絕緣套筒損毀的重大事故，說明在發(fā)電機(jī)安裝問題中無小事，要注重細(xì)節(jié)，一個重要位置的小螺栓都有可能造成重大事故。

通過修理，汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況良好。在此次修理中，轉(zhuǎn)軸端面的焊接起到了重要的作用，如現(xiàn)場不能補(bǔ)焊，本體轉(zhuǎn)子將報(bào)廢造成重大損失，可見此項(xiàng)焊接技術(shù)的重要作用。只有技術(shù)方法的不斷創(chuàng)新與提高才能在電廠事故處理中節(jié)約成本，創(chuàng)造更大的價(jià)值。