某大型汽輪發(fā)電機定子端部松動對策

彭凌云

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

大型汽輪發(fā)電機定子繞組端部具有復雜的、特殊的漸開線結構形式，很像一個籃筐。當發(fā)電機的容量比較大時，其電流也很大，在端部形成的漏磁場也很大，它與定子電流相互作用會產生很大的交變力，尤其是在發(fā)電機發(fā)生三相短路時，所受到的電動力沖擊遠大于額定狀態(tài)，經常引起繞組端部振動并導致絕緣磨損、線圈股線斷裂和絕緣擊穿事故。這種端部振動故障模式是事故發(fā)生率最多的。

定子繞組端部的松動及其引起的振動問題，是半個世紀以來長期困擾當今世界全行業(yè)的一個老大難課題。這種振動會導致定子繞組線圈股線、相引線和并聯(lián)環(huán)截面的疲勞斷裂、火花電弧放電、絕緣失效甚至接地短路事故。由于定子線棒綁扎絕緣帶的層數比較多，在繞組端部的串聯(lián)接頭和并聯(lián)環(huán)式相引線上，通常是不容易發(fā)現(xiàn)振動跡象的，直到導體部分開裂和發(fā)生強迫停機事故時才會被發(fā)現(xiàn)。所以，必須對這種演變成強烈振動的松動問題采取有效措施，徹底加以解決。

最近在對某發(fā)電廠首次投入運行不久的600 MW汽輪發(fā)電機進行停機檢查中發(fā)現(xiàn)，其定子端部的固定和拉緊系統(tǒng)均出現(xiàn)了松動現(xiàn)象。

1 定子端部結構特點

這臺發(fā)電機定子繞組的端部由徑向可調綁環(huán)、鼻端徑向撐緊環(huán)、上下層線棒之間的充膠支撐管及適形材料等固定在大型整體錐環(huán)上，形成牢固的整體。錐環(huán)的前端搭接在鐵心端部的小撐環(huán)上，以便于滑動，錐環(huán)的外圓周與絕緣支架固定在一起，絕緣支架又通過無磁性彈簧板與定子鐵心端部的分塊壓板固定在一起，從而形成柔性聯(lián)接結構[1]。整個定子繞組的端部最終成為沿徑向和切向為固定式剛性結構、而沿軸向為可伸縮的柔固定結構，見圖1。

2 檢驗方法

2.1 粉末或油污

通過目視檢查發(fā)現(xiàn)在個別可調綁環(huán)上拉緊楔塊的絕緣螺桿附近出現(xiàn)黃色粉末及其混合性油泥，表明拉緊楔塊已經松動。在運行中出現(xiàn)這種松動、振動就會導致線棒絕緣表面出現(xiàn)黃色或白色粉末。它是在局部放電作用下絕緣材料粒子的產物，如果與油污混合，就會形成油脂類物質。

2.2 絕緣漆顏色

仔細觀察碟形絕緣墊圈外表面覆蓋的絕緣漆是否完好。因為定子端部的絕緣漆為紅色，如果碟形墊圈外表面不再存在紅色絕緣漆而露出黃色的， 這就說明墊圈不再處于鎖緊狀態(tài)，墊圈和螺桿可能已經松動。

圖1 定子端部結構示意圖

2.3 測量間隙

應用0.10 mm塞尺測量拉緊楔塊與鞍塊之間的間隙， 這種間隙沿拉緊楔塊寬度方向不能超過1/3寬度；而測量的碟形墊圈間隙應在1.0 mm～1.2 mm之間。如果超過這些規(guī)定，便被認為已經松動。

2.4 小錘敲擊

采用小錘輕輕敲擊拉緊楔塊，其墊圈如有明顯活動，就表明已經松動。

2.5 旋緊絕緣螺母

在螺桿不能旋轉情況下，通過旋緊絕緣螺母來壓緊碟形絕緣墊圈，并如此反復操作3次。如果絕緣螺母與鎖緊繩之間仍然形成明顯空隙，便說明拉緊楔塊已經松動。

2.6 環(huán)氧樹脂粉末

在拉緊楔塊與綁環(huán)、鞍塊之間以及絕緣墊圈、絕緣螺桿之間如果出現(xiàn)環(huán)氧粉末，表明已經松動甚至折斷。

2.7 適形結構材料

在綁環(huán)與線圈之間設置的適形結構材料不得出現(xiàn)開裂或破損情況。

2.8 配合表面

要檢查絕緣鞍塊和絕緣楔塊之間的配合表面，其接觸面不允許有滴膠、膠瘤等高點凸起現(xiàn)象。

2.9 涂抹石蠟

在安裝拉緊楔塊時，要在螺桿螺紋、墊圈接觸面部位涂抹石蠟。預裝螺母，之后拆下螺母，重新在螺桿螺紋部位涂抹石蠟，然后再正式安裝。拉緊楔塊到位后，不應出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象。

2.10 墊圈間隙

在把緊螺母時，要保證絕緣墊圈外緣間隙在1±0.20 mm?？捎檬皱N適度敲擊拉緊楔塊大頭中間部位。如果絕緣墊圈間隙有明顯變化，就要再次把緊螺母。重復進行上述操作，直至墊圈間隙無明顯變化而且其間隙仍在合格范圍內時為止。

3 采取的對策

(1) 對于已磨損的絕緣螺桿，破損和折起的滑移布，與可調綁環(huán)“頂死”而無法起到支撐作用的拉緊楔塊等，采取全部更新措施。

(2) 拉緊楔塊與絕緣螺桿的螺紋必須涂抹環(huán)氧樹脂膠予以固定，以免在振動作用下出現(xiàn)螺紋松脫，被絕緣墊圈磨損。應將拉緊楔塊與絕緣螺桿分開刷以環(huán)氧樹脂膠處理后再予以把緊，實現(xiàn)它們之間的膠黏固定，防止松動[2]，即使拆卸時螺桿也不能被擰動。

(3) 通過扭矩檢測來保證所有拉緊楔塊的絕緣螺母擰緊力。

(4) 拉緊楔塊與鞍塊的配合面不得存在殘留膠。

(5) 在拉緊楔塊和鞍塊之間接觸面的間隙，不能只是處在一側。如果間隙超差，可以擴大寬度方向倒角處理。如果間隙只是在一側，就要重新選配拉緊楔塊。

經過檢修以后，發(fā)電機重新投入運行，狀態(tài)良好。所取得的經驗已經推廣到其他同類發(fā)電機上，實踐表明，同樣取得了良好效果。

4 結論

由于大型汽輪發(fā)電機定子端部受力極其復雜，結構特殊，很難避免出現(xiàn)松動、振動。為了保證這種高難度的手工操作工藝達到技術要求，應當提倡工匠精神。施工人員熟練掌握這項“技藝”——“知道怎么做”，就會減少、甚至完全避免出現(xiàn)松動現(xiàn)象。

[1] 王玉田，袁曉紅.大型汽輪發(fā)電機定子繞組端部固定方法[J].大電機技術.2011(2)，15-16.

[2] 吳泳超.汽輪發(fā)電機定子端部綁扎松動的處理[J].電力安全技術.2011，13(1)：64-66.