水輪發(fā)電電動(dòng)機(jī)磁極鍵拔鍵處理

吳 煒

（東芝水電設(shè)備（杭州）有限公司，浙江 杭州310020）

0 引言

某蓄能電站裝機(jī)4×300 MW，額定水頭624 m，年發(fā)電量18.05億kW·h，年抽水用電量24.07億kW·h，電站建成后以500 kW出線接入電網(wǎng)，擔(dān)任電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及事故備用等任務(wù)。

1 事件背景

該電站在對(duì)3號(hào)機(jī)組的磁極進(jìn)行檢修,磁極回裝后，現(xiàn)場的監(jiān)理在對(duì)磁極鍵的檢查過程中，發(fā)現(xiàn)5號(hào)磁極的磁極鍵未按設(shè)計(jì)要求安裝到位的情況，需要對(duì)此磁極鍵進(jìn)行拔鍵并重新安裝處理，否則機(jī)組存在在運(yùn)行中出現(xiàn)磁極松動(dòng)而導(dǎo)致重大事故的隱患。

2 磁極鍵拔鍵處理過程

2.1 磁極鍵結(jié)構(gòu)

該機(jī)組的磁極在轉(zhuǎn)子磁軛上的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)采用雙“T”尾并由四對(duì)楔形磁極鍵打緊固定的方式（如圖1）[1]。該結(jié)構(gòu)磁極鍵安裝時(shí)，需要先把放置鍵放入鍵槽中，再從上端放入打入鍵并打緊，切割多余的部分，上下端安裝磁極鍵壓板壓緊。

現(xiàn)場由于檢修安裝的工人對(duì)該種磁極鍵的安裝不熟悉，在沒有詳細(xì)核對(duì)圖紙情況下，自行進(jìn)行磁極鍵的安裝工作，安裝完成后，監(jiān)理對(duì)磁極鍵進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)5號(hào)磁極的磁極鍵的放置鍵未按設(shè)計(jì)要求放置，放置鍵的下端面沒有和磁極鍵下托板面貼合，中間有大約50 mm的間隙（如圖2），這種情況下打緊的磁極鍵在運(yùn)行過程中，放置鍵會(huì)有下落的趨勢(shì)，磁極鍵的功能將會(huì)失去作用，發(fā)生磁極松動(dòng)進(jìn)而引起發(fā)電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)的重大事故。

圖1 磁極鍵聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)

2.2 磁極鍵拔鍵處理

為了消除一切隱患，現(xiàn)場研究決定對(duì)該磁極的磁極鍵進(jìn)行拔鍵并重新安裝新鍵處理。如果按常規(guī)檢修做法，需要整體吊出轉(zhuǎn)子再進(jìn)行拔鍵處理，這樣將增加檢修工期和檢修成本，為避免損失擴(kuò)大，決定不吊出轉(zhuǎn)子，在機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行拔鍵工作。

由于發(fā)電機(jī)的磁極鐵心長度達(dá)到了2 800 mm，該磁極鍵屬于超長磁極鍵，打緊后將很難拔出?，F(xiàn)場首先利用傳統(tǒng)的拔磁極鍵的方法進(jìn)行拔鍵，先用千斤頂從下端頂緊打入鍵，再用錘子對(duì)放置鍵的上端面向下進(jìn)行錘擊，磁極鍵沒有任何移動(dòng)的痕跡；而后又嘗試在打入鍵的上端部焊接一個(gè)吊耳，利用電站的行車從上方進(jìn)行拔鍵，但是也沒有成功，甚至有2根磁極鍵拔斷了[2-4]。

圖2 磁極鍵打緊情況

經(jīng)過現(xiàn)場分析認(rèn)為是因?yàn)榉胖面I沒有放到位，而打入鍵還是按圖紙要求的長度進(jìn)行打緊，磁極鍵的滑動(dòng)面已經(jīng)擠壓變形，滑動(dòng)面之間發(fā)生咬死情況，這個(gè)時(shí)候要拔出來幾乎是不可能的。

現(xiàn)場研究討論后認(rèn)為，在現(xiàn)有情況下只有從磁極鍵中間破開，消除滑動(dòng)面咬死的部位，才有可能拔出磁極鍵。為了消除滑動(dòng)面的咬死部位，決定先從磁極鍵的中間鉆一個(gè)直徑φ28 mm的通孔，再進(jìn)行拔鍵。但是由于該磁極鍵太長，咨詢了相關(guān)制造廠和主機(jī)廠后，都沒有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備，鉆孔的過程中很難控制孔位不會(huì)偏心，一但孔位發(fā)生偏心，將會(huì)損壞鍵外側(cè)的磁極和磁軛，造成更大的損失。最后現(xiàn)場決定嘗試自己設(shè)計(jì)專用工具進(jìn)行處理。

由于機(jī)坑內(nèi)的空間有限，大型鉆孔設(shè)備沒有辦法安裝和操作，只能采用小型的磁力鉆進(jìn)行鉆孔工作（如圖3），為了盡量減小鉆桿的振動(dòng)而產(chǎn)生偏心，決定采用低轉(zhuǎn)速進(jìn)行鉆孔工作，鉆孔中心偏向打入鍵側(cè)0.1 mm。為了中心定位作用，鉆桿上端部固定一個(gè)中心定位套筒，套筒直徑比磁力鉆的固定板上的孔直徑小0.05 mm（如圖4），保證鉆桿在一個(gè)中心工作。鉆桿是由多節(jié)短桿連接而成，鉆桿直徑是26 mm，根據(jù)鉆孔深度的進(jìn)行，一節(jié)節(jié)的增加加長桿。正式鉆孔前，先預(yù)鉆一個(gè)直徑φ10 mm，深約20 mm左右的導(dǎo)向孔，再鉆直徑φ28 mm的通孔。鉆孔進(jìn)度盡量保持很慢的速度推進(jìn)，每鉆5 mm左右，就取出鉆頭，用專用的吸鐵石對(duì)鍵槽內(nèi)的鐵屑進(jìn)行清理，并在鉆頭處加植物油進(jìn)行冷卻潤滑。鉆孔到達(dá)300 mm深左右后，每隔100 mm左右要用內(nèi)窺鏡對(duì)鍵槽內(nèi)進(jìn)行檢查，查看孔位是否有鉆偏的情況，是否有傷到磁極或者磁軛的情況發(fā)生，如果有偏心的情況發(fā)生，需要通過調(diào)整上端的定位裝置進(jìn)行中心的調(diào)整。

在鉆孔前和鉆孔過程中，需要對(duì)鉆孔附件的轉(zhuǎn)子、定子的上下端進(jìn)行保護(hù)，防止鐵屑等異物掉落。鉆通后，用千斤頂在下端部頂緊打入鍵，并在下部做好防護(hù)工作，防止磁極鍵掉落傷到主機(jī)部位，再用錘子向下敲擊放置鍵的上端面，拔出磁極鍵。

圖3 磁力鉆

圖4 鉆桿

首個(gè)孔鉆通大約持續(xù)了近1個(gè)月的時(shí)間，并順利的拔出了磁極鍵。但是有兩對(duì)磁極鍵，鉆通孔后還是沒能拔出磁極鍵?，F(xiàn)場經(jīng)過分析認(rèn)為，由于磁極鍵太長，鉆孔時(shí)可能中心有偏移，咬死的部位還有部分沒有鉆通，所以沒能順利拔出磁極鍵。決定對(duì)已鉆通的孔，繼續(xù)對(duì)磁極鍵結(jié)合面兩邊分別進(jìn)行單邊擴(kuò)腰子孔，使磁極鍵的結(jié)合部位徹底被消除。擴(kuò)孔時(shí)還是利用鉆孔的工具，只是對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母脑臁Ｔ阢@桿的下方制作一個(gè)外徑和孔徑一樣的定位塊（如圖5），鉆桿的下端安裝一根細(xì)長桿穿過定位塊上的小孔進(jìn)行定位，當(dāng)需要鏜左邊孔時(shí)，把定位塊上的小孔對(duì)準(zhǔn)左邊，鉆右邊時(shí)，同樣的把定位塊上的小孔對(duì)準(zhǔn)右邊，這樣就能保證鏜孔時(shí)只能鏜孔的一邊。在其中一節(jié)鉆桿上開一個(gè)小孔安裝鏜刀刀頭（如圖6），隨著擴(kuò)孔深度，有鏜刀的鉆桿依次往下安裝，直到最下端。當(dāng)磁極鍵接觸面的兩邊都被切削掉以后，剩下的兩對(duì)磁極鍵都順利的取出來了。

圖5 定位塊

圖6 鏜刀桿

2.3 磁極鍵回裝

磁極鍵拔出后，利用內(nèi)窺鏡對(duì)鍵槽內(nèi)進(jìn)行檢查，鍵槽雖然沒有大的傷害，但是有很多高點(diǎn)和毛刺需要處理，現(xiàn)場利用廢棄的磁極鍵制作了一個(gè)去處毛刺的專用工具（如圖7），該工具的背面安裝了一個(gè)小彈簧，確保可以打磨掉高點(diǎn)。鍵槽清理干凈后，重新安裝新的磁極鍵，安裝磁極鍵時(shí)需要對(duì)鍵進(jìn)行研配工作。先在磁極鍵的接觸面涂抹紅丹粉，再把放置鍵按要求放入鍵槽中，下端支撐牢靠，再把打入鍵輕輕放入鍵槽中，并輕輕敲擊上端面，再拔出打入鍵，觀察接觸面積是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，如果達(dá)不到，需要對(duì)接觸面的高點(diǎn)進(jìn)行打磨處理，再重復(fù)上一次工作，直到接觸面積達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的要求（85%以上），再按要求打緊磁極[5]。

圖7 鍵槽打磨工具

3 結(jié)束語

磁極鍵的安裝過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督措施，把好質(zhì)量關(guān)，不給后續(xù)運(yùn)行留下任何隱患[6]，機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需要做好防護(hù)工作，保證鐵屑等異物不會(huì)侵入到轉(zhuǎn)子和定子中。