水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極托板脫落處理

王 勇

（湖北黃龍灘水力發(fā)電廠 十堰市 442000）

水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極托板安裝在磁極線圈和磁極鐵芯之間，具有固定磁極線圈和絕緣隔離的作用。如果磁極托板脫落，磁極線圈就會(huì)松動(dòng)、變形、絕緣破壞，造成轉(zhuǎn)子接地和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分布不均使發(fā)電機(jī)運(yùn)行振動(dòng)增大，甚至松動(dòng)脫落的轉(zhuǎn)子磁極與定子鐵芯發(fā)生掃膛，致使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子線棒、鐵芯燒毀的嚴(yán)重后果。

1 缺陷發(fā)現(xiàn)過(guò)程及現(xiàn)象

湖北黃龍灘水力發(fā)電廠3#、4#發(fā)電機(jī)選用天津阿爾斯通SF170-48/11370型水輪發(fā)電機(jī)，分別于2005年8月和2005年6月投入運(yùn)行。

2008年10月28 日在4#發(fā)電機(jī)B級(jí)修期間，檢修人員進(jìn)入發(fā)電機(jī)下?lián)躏L(fēng)罩對(duì)定子和轉(zhuǎn)子下端部進(jìn)行檢查（擋風(fēng)罩將定子和轉(zhuǎn)子下端部包裹住，起防止冷卻風(fēng)分散作用，因?qū)儆贐級(jí)檢修，所以該風(fēng)罩未拆除）。在32號(hào)磁極下方的擋風(fēng)罩上拾到一塊不明環(huán)氧樹(shù)脂板，隨后發(fā)現(xiàn)29號(hào)磁極線圈下部橫托板丟失。經(jīng)對(duì)比檢查，該不明環(huán)氧樹(shù)脂板即為29號(hào)磁極線圈下部橫托板，脫落的該橫托板無(wú)破損，整體完好；磁極線圈無(wú)變形；順時(shí)針?lè)较虻拇艠O線圈豎托板有輕微下沉現(xiàn)象。

2009年2月27 日3#發(fā)電機(jī)A級(jí)檢修，吊轉(zhuǎn)子前檢修人員在轉(zhuǎn)子上部發(fā)現(xiàn)5號(hào)磁極線圈逆時(shí)針?lè)较蜇Q托板嚴(yán)重位移。待轉(zhuǎn)子吊出后發(fā)現(xiàn)此托板已整體脫出1/2；脫出部分托板的1/3鎖坎已被轉(zhuǎn)子磁極極靴割平；線圈無(wú)變形。

在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，如果不發(fā)生轉(zhuǎn)子線圈的絕緣破壞造成接地故障或者轉(zhuǎn)子線圈嚴(yán)重變形造成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)失衡從而導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)異常增大等較明顯的故障，在日常運(yùn)行、巡檢過(guò)程中是無(wú)法發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極托板松動(dòng)、脫落這類缺陷的。

2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子托板脫落原因分析

因兩臺(tái)發(fā)電機(jī)先后出現(xiàn)轉(zhuǎn)子托板脫落缺陷，組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)該缺陷進(jìn)行分析，推斷出以下可能原因，并將分析結(jié)論發(fā)往廠家征詢意見(jiàn)。

（1）設(shè)計(jì)不合理。轉(zhuǎn)子磁極托板分整體壓模、鉚接式和分塊拼裝式，該機(jī)組采用分塊拼裝式。由上下各一塊橫托板，依靠磁極上下壓緊銷內(nèi)2 mm的臺(tái)階與托板的2 mm臺(tái)階相配合固定；左右各一塊長(zhǎng)托板上下依靠橫托板定位，左右依靠磁極鐵芯的極靴處的小坎定位。4塊托板間的配合以及托板與磁極鐵芯壓緊銷、極靴配合的好壞直接影響托板的緊固性，一旦其中的任何一個(gè)托板脫落，都會(huì)影響其它3個(gè)托板的牢固性。

（2）材質(zhì)不合格。托板為環(huán)氧玻璃布板加工而成，由于出現(xiàn)3#發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極托板與極靴相扣的坎在機(jī)組正常運(yùn)行中被磁極極靴削平的現(xiàn)象，材質(zhì)機(jī)械強(qiáng)度不夠是導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁極托板脫落故障的原因之一。

（3）安裝不到位。轉(zhuǎn)子磁極橫豎托板間、托板與極靴間各處相扣、固定的部位都只有2 mm。如果在安裝過(guò)程中就沒(méi)有安裝到位，而轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中磁極托板受到離心力的作用發(fā)生位移，從而就會(huì)造成磁極托板逆時(shí)針?lè)较蛩Τ觥?/p>

（4）機(jī)組出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)速。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生嚴(yán)重過(guò)速和劇烈振動(dòng)故障時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極托板受到超出正常值數(shù)十倍機(jī)械力作用時(shí)，托板就可能會(huì)出現(xiàn)損壞脫落、甩出的現(xiàn)象。

綜合以上分析，對(duì)當(dāng)時(shí)的3#發(fā)電機(jī)5號(hào)磁極托板進(jìn)行了仔細(xì)的檢查。發(fā)現(xiàn)磁極上部的橫托板偏向脫落豎托板2mm，試著將豎托板打回，被該橫托板擋住。回想四號(hào)發(fā)電機(jī)29號(hào)磁極下部橫托板處理時(shí)，順時(shí)針?lè)较虻呢Q托板有輕微下沉現(xiàn)象。再經(jīng)查閱兩臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行記錄和試驗(yàn)記錄并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的過(guò)速。在與廠家溝通判定是由于安裝不到位造成的托板脫落。

3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子托板的處理

對(duì)3#水輪發(fā)電機(jī)48個(gè)磁極全部托板進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)部分磁極托板可以用手輕微晃動(dòng)，但位置均在安裝尺寸范圍內(nèi)。因此，對(duì)這些并不牢固的托板采取了注環(huán)氧樹(shù)脂膠的辦法固定。而對(duì)3#、4#水輪發(fā)電機(jī)脫落的托板則分別采用以下方法處理。

3.1 四號(hào)發(fā)電機(jī)處理方法

（1）在29號(hào)磁極線圈順時(shí)針?lè)较蜉p微下沉的轉(zhuǎn)子磁極豎托板下方墊一塊10mm厚的環(huán)氧樹(shù)脂板，再用紫銅錘（選用材質(zhì)比較軟的錘子，避免失手錘傷磁極線圈和鐵芯）敲打墊板將下沉的豎托板打回至合格位置。

（2）剪切一塊與脫落的轉(zhuǎn)子磁極橫托板貼近磁極磁線圈面大小、形狀相同的1mm厚環(huán)氧玻璃布板。

（3）在剪切好的環(huán)氧玻璃布板上，鉆若干個(gè)不規(guī)則分布的小孔，方便環(huán)氧樹(shù)脂膠擠壓溢出，增加其附著力。

（4）將兩面涂有環(huán)氧樹(shù)脂膠的環(huán)氧玻璃布板貼在脫落的轉(zhuǎn)子磁極橫托板貼近磁極磁線圈面，對(duì)好位置一同打入，確保打進(jìn)的轉(zhuǎn)子磁極橫托板上的臺(tái)階與磁極鐵芯壓緊銷的臺(tái)階緊密相扣。

（5）在轉(zhuǎn)子磁極橫、豎四個(gè)托板與磁極鐵芯和線圈的各個(gè)結(jié)合部位注入環(huán)氧樹(shù)脂膠。

（6）待24小時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂膠完全固化后檢查各部是否緊固，必要時(shí)再補(bǔ)注環(huán)氧樹(shù)脂膠。

（7）處理后轉(zhuǎn)子試驗(yàn)：

●轉(zhuǎn)子繞組直流電阻：0.1652Ω（連同碳刷滑環(huán)）。

●轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻：100 ΜΩ（連同滅磁開(kāi)關(guān)、電纜、滑環(huán)）。

●轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓：1 500 V交流耐壓1 min通過(guò)，耐壓后轉(zhuǎn)子絕緣電阻無(wú)明顯變化。

3.2 3#發(fā)電機(jī)處理方法

（1）全面清掃轉(zhuǎn)子磁極。

（2） 轉(zhuǎn)子絕緣試驗(yàn)（1 000 V搖表，300 MΩ）。

（3）將5號(hào)轉(zhuǎn)子磁極橫、豎托板打回原位。

（4）在轉(zhuǎn)子磁極托板與線圈之間根據(jù)間隙大小，用（0.5～1）mm厚經(jīng)打不規(guī)則小孔的環(huán)氧玻璃布板墊實(shí)，環(huán)氧玻璃布板兩面涂膠。

（5）用枕木將打回原位的轉(zhuǎn)子磁極橫、豎托板頂住，待24小時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂膠固化后檢查各部是否緊固，必要時(shí)再補(bǔ)注環(huán)氧樹(shù)脂膠。

（6）對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)的所有存在間隙、松動(dòng)的磁極托板，注環(huán)氧樹(shù)脂膠處理（下部用針筒注）。

（7）每天檢查轉(zhuǎn)子絕緣上升情況（處理后1 000 V搖表，20 MΩ）。

（8）處理后轉(zhuǎn)子試驗(yàn)：

●轉(zhuǎn)子繞組直流電阻：0.1554Ω（連同碳刷滑環(huán)）。

●轉(zhuǎn)子繞組絕緣電阻：50Μ Ω（連同滅磁開(kāi)關(guān)、電纜、滑環(huán)）。

●轉(zhuǎn)子繞組交流耐壓：1 500 V交流耐壓1 min通過(guò)，耐壓后轉(zhuǎn)子絕緣電阻無(wú)明顯變化。

4 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子托板脫落處理效果

3#、4#發(fā)電機(jī)均在檢修完畢后進(jìn)行了甩100%負(fù)荷試驗(yàn)和利用每年發(fā)電機(jī)小修的機(jī)會(huì)對(duì)脫落的轉(zhuǎn)子磁極托板進(jìn)行檢查。2012年11月4#發(fā)電機(jī)B級(jí)檢修在吊出轉(zhuǎn)子后對(duì)轉(zhuǎn)子磁極托板再次進(jìn)行了細(xì)致檢查。從刷在29號(hào)轉(zhuǎn)子磁極橫托板上的環(huán)氧樹(shù)脂膠和轉(zhuǎn)子整體噴的絕緣漆來(lái)觀察，沒(méi)有脫皮、起殼、裂紋現(xiàn)象，其它托板也無(wú)移位和松動(dòng)現(xiàn)象。可以判定對(duì)3#、4#發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極托板脫落缺陷的處理成功，為其它類似缺陷的分析、處理提供參考借鑒。

1 曹學(xué)勤．洞坪電廠1號(hào)水輪發(fā)電機(jī)磁極線圈缺陷處理回顧和思考[J]．水電與新能源，2011，z1：44-45．