氫冷發(fā)電機(jī)半開(kāi)端蓋臨檢淺議

永泰能源張家港沙洲電力有限公司 季永華 國(guó)家電投集團(tuán)南陽(yáng)熱電公司 賈遠(yuǎn)橋 賈學(xué)森

燃煤火力發(fā)電機(jī)組參與電網(wǎng)的深度調(diào)峰后，特別是600～1000MW 的大容量氫冷發(fā)電機(jī)組頻繁參與電網(wǎng)進(jìn)相運(yùn)行和深度調(diào)峰，因?yàn)槠涠ㄗ雍娃D(zhuǎn)子的幾何尺寸較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線棒所受到的不利因素較多，加速了臨邊絕緣部位的振動(dòng)磨損，需要定期打開(kāi)發(fā)電機(jī)定子端蓋進(jìn)行內(nèi)部檢查，由于受到工期限制，以前只有在機(jī)組的A/B 級(jí)檢修期間才可以進(jìn)行，這樣不利于發(fā)電機(jī)可靠性診斷和監(jiān)護(hù)。本文就半開(kāi)端蓋臨檢方法的必要性、可行性和開(kāi)蓋注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述。

1 發(fā)電機(jī)定期開(kāi)端蓋檢查的必要性

1.1 必要性

大型燃煤發(fā)電機(jī)組在頻繁的進(jìn)相運(yùn)行和深度調(diào)峰期間，發(fā)電機(jī)一些運(yùn)行參數(shù)長(zhǎng)期處于非額定的狀態(tài)下運(yùn)行，特別是發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)子和定子線棒在電磁受力變化、構(gòu)件諧振幅度和頻率變化、熱變形和蠕脹等因素的影響下，許多內(nèi)部應(yīng)力會(huì)處于非正常狀態(tài)。

比如發(fā)電機(jī)組參與電網(wǎng)頻繁的進(jìn)相和深度調(diào)峰期間，定子線棒繞組的電磁交變受力變化幅度增大，范圍更廣，所引起局部諧振的幅度增大，對(duì)絕緣材料磨損、銅線棒變形有較大影響，加之鐵芯蠕脹、內(nèi)部熱循環(huán)應(yīng)力、構(gòu)件的裝配緊力與間隙、定子內(nèi)冷水和密封油以及氫氣的管接頭緊固力等，所受力交替變化增大，長(zhǎng)期運(yùn)行中加劇內(nèi)部的松動(dòng)和磨損，甚至?xí)?dǎo)致定子繞組出現(xiàn)端部支架斷裂，轉(zhuǎn)子線棒的離心力和熱應(yīng)力與振動(dòng)疊加，可能發(fā)展成匝間短路，局部鐵芯松動(dòng)，內(nèi)冷水、氫氣和密封油接頭滲漏等情況的出現(xiàn)。另外，當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了漏氫、漏油以及密封瓦工作不正常等故障時(shí)，也需要打開(kāi)發(fā)電機(jī)兩端的端蓋進(jìn)行消缺。

1.2 現(xiàn)實(shí)困難

隨著發(fā)電廠設(shè)備管理水平不斷提高，設(shè)備檢修質(zhì)量和可靠性也在逐步提高，也可能因?yàn)橐恍┌l(fā)電公司為了壓縮檢修成本，將發(fā)電機(jī)組的等級(jí)檢修周期間隔不斷地延長(zhǎng)，如發(fā)電機(jī)組的A 級(jí)檢修工程的時(shí)間間隔，國(guó)產(chǎn)燃煤600MW 發(fā)電機(jī)組由4～6年延長(zhǎng)到5～7年[1]，而且還不斷地壓縮等級(jí)檢修工期，降低等級(jí)檢修級(jí)別，這樣的情況在現(xiàn)實(shí)中較多，而B(niǎo) 級(jí)檢修在相鄰的兩個(gè)A 級(jí)檢修間隔年限之內(nèi)，根據(jù)設(shè)備情況不一定會(huì)有。

另外，發(fā)電機(jī)的常規(guī)檢查項(xiàng)目，非已經(jīng)暴露的設(shè)備必修缺陷，往往排不上等級(jí)檢修工程的主線重點(diǎn)項(xiàng)目，只能跟隨汽機(jī)和鍋爐專業(yè)檢修工期，被動(dòng)地安排發(fā)電機(jī)檢查項(xiàng)目，在時(shí)間有限的情況下想安排發(fā)電機(jī)開(kāi)端蓋進(jìn)行內(nèi)部檢查困難，生產(chǎn)管理人員在制定檢修計(jì)劃時(shí)，也往往覺(jué)得因工期問(wèn)題而不好安排，近年來(lái)一些電廠改進(jìn)開(kāi)端蓋工藝，結(jié)合制造廠的不抽轉(zhuǎn)子，依靠微型機(jī)器人的內(nèi)部探測(cè)技術(shù)服務(wù)，利用C 級(jí)檢修進(jìn)行內(nèi)部檢查，極大地提高了半開(kāi)端蓋進(jìn)行內(nèi)部檢查的實(shí)施價(jià)值和實(shí)際意義。

2 半開(kāi)端蓋檢查的可行性

2.1 弊端分析

半開(kāi)端蓋就是僅僅拆開(kāi)發(fā)電機(jī)定子勵(lì)側(cè)或兩側(cè)的上半端蓋不抽轉(zhuǎn)子，檢測(cè)人員和試驗(yàn)檢測(cè)儀器可以進(jìn)入發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部進(jìn)行檢查、檢測(cè)作業(yè)，只要不開(kāi)展大型的檢修作業(yè)，與全開(kāi)端蓋效果差別不大。但是半開(kāi)端蓋一是會(huì)造成上、下半端蓋的墊片材質(zhì)和厚度及密封安裝的不一致性，回裝后密封程度較差；二是作業(yè)空間造成了密封瓦的拆裝和間隙調(diào)整困難，檢修操作難度大，檢修質(zhì)量不好保證，有可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)漏氫以及密封瓦支撐固定件絕緣不合格，解決較困難，發(fā)生返工的情況，導(dǎo)致工期延誤。

表1 國(guó)產(chǎn)燃煤發(fā)電機(jī)組A 級(jí)檢修時(shí)間間隔的歷史演變

表2 汽輪發(fā)電機(jī)組等級(jí)檢修標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目停用時(shí)間（DL/T838-2017）

2.2 可行性分析

大型發(fā)電機(jī)組的C 級(jí)檢修，一般為兩年檢修1次，如何利用機(jī)組的C 級(jí)檢修期間（600MW 等級(jí)機(jī)組的C 級(jí)檢修工期規(guī)定20～26天，1000MW 等級(jí)機(jī)組的C 級(jí)檢修工期規(guī)定26～30天），完成開(kāi)端蓋內(nèi)部檢查的臨檢項(xiàng)目，如600MW 級(jí)別的汽輪發(fā)電機(jī)組，從機(jī)組解列停運(yùn)開(kāi)始計(jì)算工期，按照拆裝發(fā)電機(jī)端蓋的工序步驟，初步推算開(kāi)端蓋所需要的工期。

一是從機(jī)組解列停機(jī)到汽輪機(jī)軸系軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)完全停運(yùn)，安裝有汽輪機(jī)汽缸快速冷卻裝置的機(jī)組，需要1周左右的時(shí)間。二是拆除發(fā)電機(jī)勵(lì)磁小間和滑環(huán)碳刷，外部連接油管，人孔蓋及熱工附件1天時(shí)間。三是拆除兩端端蓋和內(nèi)部的支持軸承與密封瓦，需要3天左右時(shí)間。四是電氣專業(yè)內(nèi)部檢查，或聘請(qǐng)制造廠技術(shù)服務(wù)人員使用微型機(jī)器人進(jìn)行發(fā)電機(jī)內(nèi)部檢查和一般性消缺，需要1周左右的時(shí)間。五是回裝密封瓦和支持軸承，回裝端蓋需要4天左右時(shí)間。六是恢復(fù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁小間和滑環(huán)碳刷，外部連接油管，人孔蓋及熱工附件1天時(shí)間。七是最后做發(fā)電機(jī)電氣性能試驗(yàn)和氫氣系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)，順利的話需要兩天左右時(shí)間。八是機(jī)組啟動(dòng)需要兩天的時(shí)間。

所以，如果安排發(fā)電機(jī)拆端蓋進(jìn)行內(nèi)部臨時(shí)檢修消缺，整個(gè)檢修工期最快也需要安排30天以上，那么采用半開(kāi)端蓋，就是不抽轉(zhuǎn)子僅僅打開(kāi)發(fā)電機(jī)定子兩端的上半端蓋，就可以將作業(yè)工期壓縮到25～30天，如果檢修人員和技術(shù)力量充足，實(shí)行輪班加班，工期就更加容易保證。對(duì)一些小型氫冷發(fā)電機(jī)和不需要拆裝密封瓦的端蓋結(jié)構(gòu)，則更好實(shí)現(xiàn)。

2.3 其他方法

如果僅僅將發(fā)電機(jī)定子的人孔打開(kāi)，檢查人員進(jìn)入內(nèi)部，也可以完成一些局部檢查，但是無(wú)法進(jìn)入較大型的儀器設(shè)備進(jìn)行檢查，許多檢查項(xiàng)目做不了，即便發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題也很難處理。

2.4 新技術(shù)的采用

近年來(lái)，發(fā)電機(jī)制造廠家針對(duì)大型發(fā)電機(jī)深度調(diào)峰后的故障增多，也采取了一些措施，如研制出超薄機(jī)器人，采用成熟的集成化機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)，不抽轉(zhuǎn)子進(jìn)入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子鐵芯的間隙內(nèi)部，遙控爬行在窄小的膛內(nèi)間隙之間進(jìn)行探測(cè)和錄像，采集到高精度數(shù)字圖像和數(shù)據(jù)圖，從而做出初步的定性定量結(jié)論，做到了不抽發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，快速全面地檢測(cè)發(fā)電機(jī)定子膛內(nèi)部狀態(tài)，為業(yè)主公司提供較為全面、專業(yè)的分析和評(píng)估，可以提出預(yù)測(cè)性的建議和維護(hù)規(guī)劃，幫助業(yè)主公司提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行可靠性，其檢查的內(nèi)容大致如下[2]。

一是防止定子繞組絕緣損壞和相間短路。槽楔松動(dòng)檢查，即檢測(cè)定子槽楔松動(dòng)情況，防止槽楔松動(dòng)造成絕緣磨損、繞組短路、線棒漏水、線棒疲勞斷裂等。

二是防止定子鐵心損壞。定子鐵心EL CID 檢測(cè)和可視化檢查，即做鐵芯EL CID 試驗(yàn)，檢測(cè)鐵芯是否存在短路故障；檢查鐵芯有無(wú)水斑、銹蝕、油垢、金屬或絕緣粉末等異常；檢查鐵芯有無(wú)碰傷擦毛情況（毛邊毛刺，凹凸點(diǎn)）；檢查鐵芯有無(wú)局部短路過(guò)熱痕跡。

三是防止發(fā)電機(jī)局部過(guò)熱。定子線圈和轉(zhuǎn)子可視化檢查，即檢查定子線圈和槽楔表面是否有異常跡象；檢查定子槽楔是否過(guò)熱，是否存在破損、黃粉等；檢查定子槽楔是否有歪斜現(xiàn)象，是否整齊一致，無(wú)外傷及凸起現(xiàn)象；檢查轉(zhuǎn)子槽楔表面是否有發(fā)熱痕跡，通風(fēng)孔是否有堵塞現(xiàn)象；檢查轉(zhuǎn)子楔下墊條有無(wú)錯(cuò)位。

四是定子膛內(nèi)可視化檢查。防止機(jī)內(nèi)遺留有異物故障，積油積水現(xiàn)象，即檢查膛內(nèi)定子和轉(zhuǎn)子本體表面表觀狀態(tài)。

發(fā)電機(jī)制造廠商可派出技術(shù)服務(wù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行機(jī)器人檢測(cè)，但是發(fā)電機(jī)拆裝端蓋需要業(yè)主配合，目前電力檢修市場(chǎng)業(yè)務(wù)量少，因半開(kāi)拆裝端蓋專業(yè)性較強(qiáng)，專業(yè)技術(shù)人員較少，業(yè)主配合有困難。下文就施工操作過(guò)程中，應(yīng)該注意的事項(xiàng)加以簡(jiǎn)述。

3 半開(kāi)端蓋操作注意事項(xiàng)

一般的檢修單位和部門拆裝發(fā)電機(jī)端蓋作業(yè)的專業(yè)分工，多由電氣檢修專業(yè)負(fù)責(zé)，而發(fā)電機(jī)支撐軸瓦和密封瓦的拆裝基本上屬于機(jī)務(wù)檢修專業(yè)負(fù)責(zé)，專業(yè)檢修公司則是抽調(diào)所需的專業(yè)技術(shù)人員聯(lián)合施工。因?yàn)椴怀榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施工作業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是拆裝發(fā)電機(jī)端蓋所使用的密封膠圈和絕緣墊片種類較多，工序復(fù)雜，工藝要求較高，一是端蓋上下裝配時(shí)一些法蘭墊片只能使用半圈，存在新老墊片同在一個(gè)法蘭面上一致性差；二是如果密封瓦的拆裝不當(dāng)，造成漏氫的故障率較高，必須高度重視。

端蓋的結(jié)構(gòu)不同，半開(kāi)端蓋時(shí)，有的發(fā)電機(jī)端蓋結(jié)構(gòu)需要拆密封瓦，有的則不需要拆密封瓦，兩種情況見(jiàn)圖1與圖2在部件結(jié)構(gòu)和裝配方面的區(qū)別，首先要確定發(fā)電機(jī)端蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于哪一種，兩種不同端蓋結(jié)構(gòu)的施工工序與工期計(jì)劃差別較大，要根據(jù)實(shí)際情況合理安排。

圖1 需要拆密封瓦的端蓋結(jié)構(gòu)圖

圖2 不需要拆密封瓦的端蓋結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)本單位發(fā)電機(jī)端蓋的類型，編制出詳細(xì)的施工方案或檢修文件包，認(rèn)真組織會(huì)審修訂，確保配件、消耗材料、專用工具準(zhǔn)備齊全，施工工序清晰，責(zé)任分工明確，質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)明確，業(yè)主方、施工方和監(jiān)理方對(duì)施工工藝和工序事先達(dá)成一致意見(jiàn)，正確監(jiān)督指導(dǎo)施工作業(yè)，確保施工順暢不走彎路。

提前向制造廠商訂購(gòu)一套發(fā)電機(jī)端蓋的墊片、膠條，螺栓絕緣墊片和套管，到貨后還需要逐一檢查核實(shí)全套端蓋密封墊片和膠條的尺寸和圖號(hào)，特別是不同直徑的密封膠條，廠家是按照長(zhǎng)度發(fā)貨的，不是成品配件，需要現(xiàn)場(chǎng)照配剪裁對(duì)粘成型，以免用錯(cuò)而導(dǎo)致質(zhì)量缺陷和延誤工期。

一是專用工具準(zhǔn)備，如支撐瓦翻出下瓦的抬軸器（安裝環(huán)），密封瓦支座、密封環(huán)的L 型吊具等制造廠隨機(jī)的檢修專用工具，應(yīng)提前運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)檢查清洗備用。

二是密封瓦塊較輕薄，在瓦座中浮動(dòng)運(yùn)行，動(dòng)靜部件之間的裝配間隙小，容易卡澀漏氫，對(duì)瓦塊變形和油中的雜質(zhì)十分敏感，長(zhǎng)周期運(yùn)行或檢修操作不當(dāng)以及回裝時(shí)清洗不干凈等，都會(huì)引起變形和卡澀，因此密封瓦解體時(shí)，必須測(cè)量密封瓦塊的兩個(gè)端面的平面度，測(cè)量中分面的對(duì)口錯(cuò)位值，水平面間隙以及對(duì)內(nèi)徑尺寸，內(nèi)徑與大軸接觸的鎢金面光潔度等，并做好記錄，如與制造廠圖紙尺寸不符合，或者尺寸誤差超標(biāo)，要提前及時(shí)妥善解決。

三是密封瓦支座的回裝質(zhì)量是管控的重點(diǎn)，回裝前需對(duì)密封支座仔細(xì)清理，包括油路和各裝配面，要求所有的進(jìn)回油管路必須通暢、清潔無(wú)異物。清理后分別對(duì)密封支座槽寬、錯(cuò)位值等關(guān)鍵數(shù)據(jù)測(cè)量并做記錄。

四是密封瓦支座有頂部和底部之分，安裝前需區(qū)分標(biāo)記，防止密封支座垂直方向裝反；密封瓦塊回裝后，要從瓦支座的撥動(dòng)孔中撥動(dòng)密封瓦塊，確認(rèn)自由靈活能撥動(dòng)。

五是密封瓦支座和內(nèi)密封環(huán)的回裝過(guò)程中，注意操作過(guò)程保持清潔，并檢查新絕緣墊配件大小圈絕緣環(huán)，要核實(shí)絕緣環(huán)孔與端蓋螺孔與瓦座進(jìn)回油孔有無(wú)錯(cuò)位遮擋情況，如有錯(cuò)位及時(shí)修配，待調(diào)整位置合適后，先用少許的瞬干膠黏結(jié)固定后再回裝，防止回裝的過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)位。注意大小絕緣墊片有多層，兩層絕緣環(huán)開(kāi)口位置是需錯(cuò)開(kāi)180°?；匮b過(guò)程中必須不斷地檢測(cè)絕緣電阻值，用500V 及以上的搖表測(cè)量，絕緣不小于廠家規(guī)定數(shù)值并做記錄，發(fā)現(xiàn)不合格及時(shí)消除，避免返工。

六是上半端蓋回裝前先將下半未拆卸的端蓋注膠槽道重新注膠，監(jiān)視中分面上的注膠槽，待完全擠壓出舊膠，注入新膠后，再回裝上半端蓋，然后再統(tǒng)一補(bǔ)注膠。注意注膠過(guò)程的連貫性，盡量一次連貫性的注膠完成，分階段注膠過(guò)程時(shí)間隔時(shí)間不可太久。

七是上下半端蓋分平面及立面，在過(guò)渡拐角對(duì)接部位，適當(dāng)涂抹密封硅膠，型號(hào)如LOCTITE-596和HYLOMAR，但是要控制涂抹量，防止過(guò)多地溢出，堵塞注膠槽。

八是支撐軸承室的外下油擋（迷宮環(huán)）雖然不在拆除檢修范圍之內(nèi)，但是也需要與上半一起調(diào)整好底部齒尖與大軸的動(dòng)靜間隙，防止開(kāi)機(jī)后漏油，最好拆除清掃后上下一起重新調(diào)整裝配。

九是軸承座的進(jìn)出油管法蘭絕緣，底部頂軸油管的接頭絕緣往往會(huì)被忽視，應(yīng)及時(shí)測(cè)量，并且絕緣數(shù)值符合廠家的要求。

十是氣密性試驗(yàn)查漏最好分階段進(jìn)行，先充低壓粗查消除明顯的漏點(diǎn)，然后在正式打額定風(fēng)壓計(jì)時(shí)，提前安裝好氣密試驗(yàn)專用的微壓計(jì)。

大型燃煤發(fā)電機(jī)組參與電網(wǎng)的深度調(diào)峰會(huì)越來(lái)越頻繁，每2～3年檢查一次十分必要。采用不抽轉(zhuǎn)子半開(kāi)端蓋檢查方法，再結(jié)合制造廠商的微型機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)技術(shù)，對(duì)發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部的檢查還比較全面徹底，解決了利用C 級(jí)檢修開(kāi)展工期不足的問(wèn)題，只要檢修施工方案細(xì)致到位，配件耗材使用恰當(dāng)，檢修工藝掌握好，可以消除密封瓦和端蓋容易漏氫的風(fēng)險(xiǎn)，確保發(fā)電機(jī)的運(yùn)行健康水平。