土耳其600 MW超臨界機(jī)組發(fā)電機(jī)軸頸磨損原因分析及處理

李曉強(qiáng)，譚立鋒，蘇 東

(1．東北電業(yè)管理局第一工程公司，遼寧 鐵嶺 112000;2．元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024070;3．東北電力科學(xué)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

土耳其EREN電站是由中國(guó)機(jī)械設(shè)備進(jìn)出口總公司 (CMEC)總承包、我國(guó)出口的首臺(tái)600 MW超臨界燃煤機(jī)組，2008年5月開(kāi)始建設(shè)，2010年12月竣工。

EREN電站采用2臺(tái)上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的600 MW等級(jí)水－氫－氫汽輪發(fā)電機(jī)，型號(hào)為QFSN－600－2－YHG。

1 事故經(jīng)過(guò)

1號(hào)機(jī)組首次滿(mǎn)負(fù)荷試運(yùn)5 h左右，發(fā)現(xiàn)鍋爐有爆管跡象，立即停機(jī)檢查。再次啟動(dòng)，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至2 000 r/min時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)7號(hào)瓦處漏氫嚴(yán)重，被迫停機(jī)。揭瓦檢查，發(fā)現(xiàn)汽端密封瓦處軸頸磨損，最深達(dá)0.6 mm，寬14 mm，見(jiàn)圖1。

2 原因分析

圖1 軸頸磨損情況

a． 密封油油質(zhì)劣化，導(dǎo)致密封瓦的浮動(dòng)性能變差。密封瓦在油膜中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力增大，使瓦不能自由浮動(dòng)。

b． 密封瓦中帶有雜質(zhì)，雜質(zhì)隨同密封油進(jìn)入到密封瓦油腔后，與密封瓦發(fā)生摩擦，導(dǎo)致密封瓦卡澀。

c． 密封瓦系統(tǒng)部件加工時(shí)殘留鐵屑清掃不徹底，油系統(tǒng)沖洗存在死區(qū)，高負(fù)荷時(shí)油溫油壓擾動(dòng)雜質(zhì)可能帶入密封瓦。

d． 油系統(tǒng)內(nèi)部不清潔，顆粒物超標(biāo)，密封瓦油路堵塞。密封瓦回油不暢，在油腔中密封油不能維持穩(wěn)定壓力，對(duì)密封瓦不能產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的作用力，造成密封瓦與轉(zhuǎn)子接觸，使其浮動(dòng)性變差。

e． 密封瓦兩側(cè)的作用力不平衡，產(chǎn)生過(guò)大的壓力差，使密封瓦受到較大的軸向推力，導(dǎo)致密封瓦不能正常浮動(dòng)。

f． 系統(tǒng)閥門(mén)卡澀、開(kāi)關(guān)不靈活，造成油壓波動(dòng)，進(jìn)入密封瓦的油壓不穩(wěn)定。

g． 密封油的參數(shù)設(shè)置不合理，使密封瓦不能產(chǎn)生正常的浮動(dòng)力。由于密封瓦與轉(zhuǎn)子之間的間隙很小，所以一旦密封瓦不能自動(dòng)調(diào)整就會(huì)產(chǎn)生摩擦。密封瓦結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 密封瓦結(jié)構(gòu)

3 修復(fù)方法

大型機(jī)械軸系表面損傷的處理，目前比較成熟的方法從工藝上可分為4類(lèi);機(jī)械加工法 (車(chē)削法)、微弧焊接法、電刷鍍法和貼片修補(bǔ)法。

a． 機(jī)械加工法是在保證軸系直徑設(shè)計(jì)裕度范圍內(nèi)，通過(guò)去除軸表面部分母材、消除傷痕等達(dá)到修復(fù)軸表面的目的。在滿(mǎn)足具體加工條件和機(jī)械加工能力、保證加工質(zhì)量的條例下，機(jī)械加工法是最徹底的消除磨損面、恢復(fù)軸頸功能方法，特別適用于大面積、不規(guī)則多劃痕軸頸損壞情況。

b． 微弧焊接法是采用堆焊原理，在被機(jī)械劃損的凹坑中堆填康鎳高合金，然后再經(jīng)機(jī)械或手工打磨修補(bǔ)恢復(fù)軸頸原狀，使之達(dá)到原有的使用功能。這種方法特別適用于小面積、劃痕凹坑數(shù)較少的軸頸損壞情況。

c． 電刷鍍法是一種修復(fù)大軸表面損傷的工藝。其基本原理來(lái)源于電化學(xué)反應(yīng)，是電鍍的一種特殊形式。不用電解液鍍槽，以專(zhuān)用直流電源的負(fù)極接工件，正極接刷鍍筆，刷鍍筆蘸上金屬溶液，與工件接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使溶液中的金屬離子在電場(chǎng)作用下沉積在工件上，一直達(dá)到要求的覆蓋厚度，使軸頸復(fù)原，達(dá)到修補(bǔ)的目的。這種方法沒(méi)有增加削除軸頸加工量，也沒(méi)有因熱效應(yīng)產(chǎn)生而改變軸局部的金相組織結(jié)構(gòu)，不影響軸的機(jī)械性能，所以非常安全，設(shè)備也簡(jiǎn)單，特別適用于淺表劃磨損傷且精度、材質(zhì)要求很高的軸頸損壞情況的修復(fù)［1］。

d． 貼片修補(bǔ)法是利用微弧焊原理，把金屬貼片焊接在工件上，再經(jīng)磨圓，修復(fù)損壞的軸頸部位［2］。這種方法較適用于局部金屬剝落情況，較少應(yīng)用于大型電站轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)劃傷。

4 應(yīng)用電刷鍍技術(shù)修復(fù)軸頸磨損

事故發(fā)生后，EREN尋找國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)廠工作人員，采用我國(guó)成功的電刷鍍修復(fù)技術(shù)，對(duì)大軸進(jìn)行鍍銅處理。拆除發(fā)電機(jī)密封瓦后，發(fā)現(xiàn)密封瓦位置的軸頸磨損較嚴(yán)重，磨損劃痕最深達(dá)0.6 mm，寬14 mm。采用人工手持刷鍍筆往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)子不動(dòng)的方式進(jìn)行修復(fù)。按照電刷鍍的工藝措施:溝槽整形、機(jī)體保護(hù)、清洗、活化、鍍過(guò)濾層、鍍填補(bǔ)層、打磨、修平、拋光，通過(guò)技術(shù)人員的努力，電刷鍍工作順利完成。經(jīng)檢查，修復(fù)后的軸頸其鍍層外觀光滑，與機(jī)體周邊結(jié)合良好，修補(bǔ)工作結(jié)束后，裝回鎢金密封瓦，按原安裝要求調(diào)整好密封瓦間隙。修復(fù)后的軸頸示意圖如圖3所示。

圖3 修復(fù)后的軸頸

軸頸修復(fù)結(jié)束后，投入密封油系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)。機(jī)組重新啟動(dòng)，觀察密封油的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定，油泵出口處無(wú)油壓波動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)1個(gè)多月的運(yùn)行觀察，無(wú)論機(jī)組工況是否變化，密封油泵的出口油壓都能穩(wěn)定在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，徹底消除了油壓波動(dòng)現(xiàn)象［3］。發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣泄漏量也控制在合理范圍內(nèi)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。保證了機(jī)組的順利移交和設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

5 預(yù)防措施

a． 保證密封油系統(tǒng)的清潔，對(duì)有可能產(chǎn)生問(wèn)題的部位進(jìn)行徹底的檢查和處理［4］。

b． 對(duì)油管路進(jìn)行徹底沖洗，不留死角。

c． 對(duì)密封瓦及瓦蓋的加工孔等要進(jìn)行全面清洗。對(duì)閥門(mén)特別是差壓閥進(jìn)行內(nèi)部清潔，防止閥門(mén)卡澀［5］。

d． 要有足夠的油系統(tǒng)沖洗時(shí)間，不可盲目求進(jìn)度。

e． 管道、設(shè)備清潔有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，逐級(jí)驗(yàn)收。

f． 盡可能模擬運(yùn)行工況 (壓力、溫度)進(jìn)行沖洗。

g． 加強(qiáng)主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的管理和對(duì)其油質(zhì)的監(jiān)控［6］。

6 結(jié)束語(yǔ)

土耳其600 MW超臨界機(jī)組發(fā)電機(jī)軸頸磨損的修復(fù)工作非常成功，經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行實(shí)踐表明，機(jī)組的密封油壓、漏氫量都控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，這為今后與土耳其更好的合作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］ 楊細(xì)瑛．300 MW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸拉傷的電刷鍍修復(fù) ［J］．廣西電力，2001，24(3):13－15．

［2］ 姚春江．汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸缺陷處理［J］．四川電力技術(shù)，2004，27(4):27－29．

［3］ 宋鴻昌．汽輪機(jī)軸瓦磨損的原因及處理［J］．電力安全技術(shù)，2008，10(4):58．

［4］ 趙漢杰，梁 威．華能太倉(cāng)發(fā)電廠300 MW汽輪機(jī)電機(jī)軸頸損傷的在線修復(fù) ［J］．熱力發(fā)電，2005，34(12):77－79．

［5］ 胡光明，闞偉民．應(yīng)用電刷鍍技術(shù)修復(fù)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸磨損 ［J］．廣東電力，2003，16(1):65－67．

［6］ 戴 平．200 MW發(fā)電機(jī)組軸頸損傷分析與修復(fù)［J］．廣東電力，2008，21(6):61－63．