宮玉龍，仇新明

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱　150040)

巨型機組定子修復工藝研究

——官地定子鐵心修復及定子線棒拆除

宮玉龍，仇新明

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

摘要：通過官地電站2號水輪發(fā)電機組定子故障修復，探討了水輪發(fā)電機巨型機組定子鐵心損傷處理的幾種工藝方法及定子線棒拆除相關工藝過程，通過官地2號機組定子鐵心修復和定子線棒拆除的實際操作過程，為同類型巨型機組提供了借鑒。

關鍵詞：巨型水輪發(fā)電機；定子鐵心；定子線棒

0引言

1故障現(xiàn)象

官地2號水輪發(fā)電機機組于2014年11月11日凌晨出現(xiàn)定子線棒一點接地故障，導致定子線棒及定子鐵心不同程度融毀。經吊轉子后確認，中性點位置附近7根線棒出現(xiàn)不同程度融毀，發(fā)電機出口位置第7層外側匯流環(huán)有明顯變形。199～259號、276～314號間線棒及絕緣盒表面大面積燒黑、漆面脫落，259～276號間線棒絕緣燒焦、損壞較為嚴重(如圖1)。熔出的銅水燒損拉桿絕緣，致使一根拉緊螺桿接地，同時燒斷蹦出，高溫還導致定子鐵心段發(fā)生熔毀(如圖2)，鐵心階梯段及普通片段共6段齒部槽形直接被高溫熔毀，線棒熔化溶液及鐵心熔毀溶液向下流淌至第9段鐵心。上齒壓板、拉緊螺桿、定位筋、RTD元件均不同程度損毀，定子鐵心經過片間絕緣檢查(EI-CID)最終確認階梯段及普通段共計9段鐵心片間絕緣損壞。

圖1　定子線棒損毀情況

圖2　定子鐵心融毀

2定子鐵心處理工藝方法及定子線棒拆除工藝過程

2.1根據(jù)現(xiàn)場定子鐵心損毀情況，提出了三種修復方案

方案1：鐵心損傷可采取局部修復方案

本方案針對線棒融毀處損傷鐵心采取切割掉融毀處鐵心齒部，采用電腐蝕徹底清理毛刺后部份涂刷絕緣膠，用絕緣材料制作適型假齒并用槽楔及回裝線棒固定假齒。

方案優(yōu)點：局部處理，只需拆除有問題線棒，處理損傷線棒及穿心螺桿部位相應鐵心，工作量較小，施工周期短，可以滿足機組短時間投入運行。

方案缺點：哈電尚無如此大型尺寸的假齒應用實踐，且由于局部處理后，更改了定子鐵心局部材質結構，磁路發(fā)生改變，機組運行存在隱患，安全運行時間不確定。

方案2：定子鐵心沖片局部拆除處理

本方案針對鐵心損傷采取徹底清除受損部位定子扇形片方法。具體工藝過程為拆除受損無法使用線棒，拆除鐵心損傷部位沖片及附近相近范圍沖片，拆除沖片采取V形拆除法，待拆除后徹底清理定子鐵心，回裝定子扇形片，并最終壓緊，鑲嵌相應線棒。

方案優(yōu)點：局部拆除損傷沖片及相應線棒，節(jié)省時間。

方案缺點：定子沖片拆除后回裝新沖片，鐵心疊壓系數(shù)及最終鐵心壓緊量無法保證，且鐵心壓緊后容易出現(xiàn)不可控形變，存在很大不確定性，機組運行存在隱患。

方案3：定子鐵心徹底修復方案

本方案工藝過程為拆除定子上下層所有線棒，拆除定子鐵心由于穿心螺桿及線棒融毀損傷部位鐵心段階梯片及普通片(具體高度根據(jù)EL-cid檢測結果而定)。徹底清理定子鐵心后進行相應回裝鐵心沖片及線棒。

方案優(yōu)點：經過處理后，可以徹底清除定子鐵心損傷后隱患，保證機組安全運行。

方案缺點：需要拆除所有線棒，且線棒拆除過程中可能對未損傷的線棒產生損傷，導致線棒無法繼續(xù)使用，處理周期相對較長，工作量較大。

通過業(yè)主、安裝局、監(jiān)理單位和各方會議，結合哈電提出的定子鐵心處理工藝方法，經過風險評估、論證，結合機組可調節(jié)搶修周期，最終決定采用先拆除所有定子線棒再拆除損傷段高度定子沖片，進行重新下線處理方式，以達到完全消除故障受損隱患，保證機組故障修理后滿足長期安全運行。

2.2定子線棒拆除工藝

600 MW水輪發(fā)電機組定子線棒全部拆除屬業(yè)內少見，沒有任何可借鑒經驗，官地定子線棒整體偏長且較單薄，尤其是為了保證槽滿率，半導體無紡布表面涂硅橡膠在機組安裝時采用了涂層厚度0.4 mm這個較高數(shù)值(涂層厚度使用要求為0.1,0.2,0.3,0.4 mm)，這樣硅橡膠固化膨脹后，導致線棒鑲嵌在槽內比較難拆除。為了配合線棒拆除并且保證拆除后線棒具有可修復性甚至能達到現(xiàn)場回用條件，結合現(xiàn)場實際情況，對線棒拆除工具及拆除工藝進行了全面的調研，制定了詳細的工藝方案。

在工藝方案制定過程中充分考慮了線棒拆除工具、銅環(huán)拆除、線棒并頭解焊及最終上下層線棒的拆除工藝。首先工具方面，除了使用通用工具，為了保證線棒順利拔出，考慮定子鐵心槽內部件結構情況(上下層線棒之間有層間墊條存在，鐵心槽底在定子裝壓完成后噴涂6135低阻漆)，提制了兩種不同材質(斜度為1∶25)的斜楔配合線棒拆除：環(huán)氧玻璃布胚板及不銹鋼材質，長度分別為1 200 mm,3 100 mm。由于鋼楔加工材質要求較高，加工周期較長，通過調研結合電站庫存情況，磁軛副鍵備品尺寸符合提制鋼楔各項要素指標(外形尺寸、剛度等)。經過現(xiàn)場處理立即可以投入使用，對磁軛副鍵小頭端進行減薄斜面處理，端部磨至3 mm左右厚度且四周圓角過渡，磁軛副鍵通長四周修磨圓角，以防止楔進鐵心過程中對定子鐵心造成二次損傷。其次在銅環(huán)拆除過程中優(yōu)先考慮整體拆除，這樣在后期回裝能最大限度的節(jié)省安裝時間，但是鑒于銅環(huán)在定子故障時造成大約六分之一范圍銅環(huán)絕緣及銅環(huán)支架不同程度碳化，要進行絕緣鏟除后重新繞包絕緣處理，整體拆除對后期絕緣繞包操作空間及絕緣支架更換工作難度較大，決定采用分層整段拆除，保證銅環(huán)的整體性，這樣能最大限度的節(jié)省拆除及后期回裝時間。在銅環(huán)拆除后起吊存放過程中考慮到銅環(huán)圓周跨度較大，吊車起吊過程吊點要分布均勻而且盡可能的多布置吊點從而保證銅環(huán)整體均衡受力，避免受力不均導致絕緣開裂、損壞。在線棒并頭解焊過程中，鑒于中頻焊機解焊條件制約要素較多(設備、人力資源、時間等)，決定采用氣焊解焊工藝，氣焊設備及操作人員要求相對要求限制因素較少，在解焊過程中需對線棒端部絕緣進行包繞保護，并同時進行必要的冷卻降溫，防止并頭開焊過程中熱傳遞損傷絕緣。最為關鍵的一步就是定子線棒從定子鐵心槽內拔出，由于線棒安裝槽滿率過高，線棒必將受強力破壞力才能從槽內脫出，為了保證線棒的拆除后保證較好的直線度，達到能最大限度的修復回用、降低修復成本，這就要認真分析線棒拔出受力點位置，線棒拔出過程中要均衡線棒受力情況，保證線棒拆除后的直線度。

上、下層線棒拆除過程：經過受力分析及線棒實際在槽內位置情況，現(xiàn)場采用在線棒上下端的斜線部位近槽處各用一個手拉葫蘆上下輪回受力，先將線棒上端拉出約10 mm空間位置，插入工具楔子，通過楔進上層線棒背部擠壓上層線棒，使上層線棒松動后再配合線棒兩端小幅不斷晃動達到讓線棒脫離定子鐵心槽內。但是由于槽滿率過高定子硅橡膠固化后線棒在定子槽內異常牢固，環(huán)氧玻璃布板斜楔硬度遠遠達不到使用效果就被擊打受力過大損壞。綜合考慮后決定直接使用鋼楔，采用先通插入短鋼楔，待短鋼楔全部打入鐵心后拔出更換長鋼楔，長鋼楔全部打入槽內后，根據(jù)線棒在槽內緊固實際情況，必要時可以配對使用鋼楔打入槽內，最終使線棒直線段整體出槽完成線棒拔出。拔出下層線棒過程中，由于下層線棒與鐵心之間僅有一層6135低阻漆，無法直接使用鋼制斜楔，經調研采用墊條配合鋼楔楔進拔出下層線棒的方案，將層間墊條剝取適當厚度墊在鐵心槽底，配合鋼楔打入鐵心長度不斷調整墊條深入鐵心長度，達到保護鐵心目的。根據(jù)線棒拆出槽后直線度情況，采用上、下端手動葫蘆拉可移動軟吊帶，軟吊帶隨著線棒出槽位置空間不斷移動，避免作用點集中于端部使線棒受力后應力集中出現(xiàn)導致中上部彎曲現(xiàn)象。線棒垂直方向作用力拉線棒時，考慮線棒中間受力變形，采用拉上端時下端推回槽內，拉下端上端推回槽內，這樣來回反復晃動線棒，配合使用鋼楔，使之脫離原有位置直至移動出槽內，保證線棒所受應力最大限度的偏移(如圖3)。通過試驗試拔故障損壞處上下層線棒，工具對鐵心無任何損傷，拔出線棒形狀及直線度良好，符合返廠修復條件，驗證了工藝方案的可執(zhí)行性。

根據(jù)對拆除線棒要求：端部防暈層破壞、槽內主絕緣層破壞厚度不超過0.8 mm、端部防暈段外的絕緣層破壞厚度不超過1.1 mm，直線度不超過2 mm/m均可進行修復后再次使用，官地定子線棒總計1 260根，除去定子一點接地故障直接燒毀113根，返哈電可進行修復線棒1 090根，線棒拆除完好率達到95%。

圖3　定子線棒拆除

3結語

由于巨型機組線棒整臺機拆除無任何成型的可借鑒經驗，所有操作都是依據(jù)官地電站具體條件并結合現(xiàn)場施工，根據(jù)實際修復情況不斷地調整、完善工藝方案，最終順利的完成了線棒拆除及損毀段鐵心沖片拆除工作。定子線棒從11月27日拆除絕緣盒到下層線棒全部拆除完成僅僅用時一個月，定子鐵心拆除10段約450 mm高僅用時6天，短時高效的拆除工作為定子的整體修復贏得了寶貴的時間，打下了堅實牢靠的基礎。官地2號水輪發(fā)電機經過修復，已于2015年5月16日并網(wǎng)發(fā)電投入商運，官地2號機組定子鐵心修復工作在600 MW及以上容量機組的定子鐵心大面積修復及定子線棒整體拆除開辟了先河，為同類巨型機組定子線棒拆除及鐵心拆除修復積累了寶貴的可借鑒成功經驗。