柬埔寨達岱水電站機組上端軸更換工藝技術(shù)研究

朱劭辰，江 旭，熊佳進，代軼帥

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

達岱水電站位于柬埔寨王國國公省東北約40 km處的莫邦區(qū)，裝機容量246 MW，安裝有3臺82 MW的混流式水輪發(fā)電機組，年發(fā)電量8.49億kWh，2015-12-23日正式運營發(fā)電。工程以發(fā)電為主，兼具有防洪任務(wù)。

達岱水電站水輪發(fā)電機型號為SF82-16/5680，額定轉(zhuǎn)速375 r/min，額定容量96.47 MVA/82 MW，額定電壓13.8 kV，額定電流4 036 A，額定勵磁電流1 025 A。發(fā)電機結(jié)構(gòu)型式為全傘式立軸發(fā)電機組，有上導(dǎo)、下導(dǎo)及推力軸承。其中，導(dǎo)軸承為分塊式結(jié)構(gòu)，采用調(diào)整楔塊支承，上導(dǎo)瓦10塊，下導(dǎo)瓦12塊；推力軸承為彈性金屬塑料瓦，采用彈性圓盤支承，共12塊[1]。發(fā)電機主軸采用分段軸結(jié)構(gòu)，由上端軸、轉(zhuǎn)子中心體及下端軸3部分組成。在1號機組檢修中，檢查發(fā)現(xiàn)1號機上端軸滑轉(zhuǎn)子絕緣不合格。

1 機組上端軸絕緣不合格情況介紹

達岱水電站地處于熱帶地區(qū)，熱帶季風(fēng)氣候，雨量充足，機組自2015年投產(chǎn)以來，長期處于滿負荷運行狀態(tài)，在歷年3臺機組的常規(guī)檢修中，都發(fā)現(xiàn)上端軸絕緣存在不同程度的下降，具體情況見圖1。

圖1 500 V測量下的絕緣值圖

從圖1中可以看出3臺機組上端軸的絕緣隨著機組的運行時間呈下降趨勢，且1號機的絕緣已經(jīng)失效。

2 原因分析

結(jié)合實際情況分析造成機組上端軸絕緣下降的原因主要有以下兩點。

2.1 機組結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷

達岱水電站上端軸與滑轉(zhuǎn)子采用熱套組合結(jié)構(gòu)，如圖2所示。滑轉(zhuǎn)子與上端軸之間加裝了多層由環(huán)氧玻璃坯布和無堿玻璃絲帶包裹的絕緣層，對滑轉(zhuǎn)子頂部與上端軸的縫隙間填充環(huán)氧樹脂，使滑轉(zhuǎn)子與上端軸間不產(chǎn)生直接接觸，阻斷了軸電流閉合回路的形成，有效防范因軸電流的產(chǎn)生導(dǎo)致潤滑油變質(zhì)、侵蝕軸瓦及燒瓦等事故。

圖2 上導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)圖

隨著機組運行時間的延長，上端軸滑轉(zhuǎn)子和上端軸熱套組合發(fā)生相對位移，破壞了其間的絕緣層，導(dǎo)致其絕緣值降低。但是根據(jù)查閱資料、詢問廠家相關(guān)類型結(jié)構(gòu)的機組未出現(xiàn)絕緣降低的情況。因此本項目原因應(yīng)該不是主要原因。

2.2 環(huán)氧樹脂層開裂、受潮

在1號機組檢修中，為排除上端軸在機坑內(nèi)測絕緣時的一些干擾，將上端軸從機坑中吊出至安裝平臺，測其絕緣還是不合格，在對畫轉(zhuǎn)子進行外觀檢查及清掃時發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹脂層存在裂情況。為了驗證是否是環(huán)氧樹脂層開裂、受潮影響導(dǎo)致上端軸滑轉(zhuǎn)子絕緣不合格，根據(jù)現(xiàn)場條件，將上端軸進行升溫處理，并隔4 h測量一次絕緣值。得其數(shù)據(jù)如表1。

從表1中可以看出上端軸溫度上升到57℃左右滑轉(zhuǎn)子絕緣值有明顯的反應(yīng)，在加熱了24 h，溫度達到70℃時滑轉(zhuǎn)子絕緣達到合格范圍內(nèi)。據(jù)此可以判斷環(huán)氧樹脂層開裂、受潮是上端軸絕緣下降的主要原因。

表1 舊上端軸絕緣值隨軸溫變化表

3 處理過程

3.1 更換上端軸

1)開箱清掃新上端軸。

2)復(fù)合新上端軸尺寸是否符合更換條件。

3)重組擋油桶到新上端軸上。

機組上端軸與內(nèi)擋油桶為固定嵌套順序結(jié)構(gòu)。機組檢修中，新上端軸無配套擋油桶，在不將舊上端軸與滑轉(zhuǎn)子分離的情況下，采取角磨機破切分瓣擋油桶方法取出舊擋油桶，如圖3、圖4所示。對舊擋油桶在新上端軸上重新組裝并焊接，為保證擋油桶組合法蘭面的平度和圓度，焊接前將擋油桶與油槽托油板組裝成一體并緊固螺栓定位；為防止擋油桶內(nèi)壁在焊接過程中產(chǎn)生變形，對圓度產(chǎn)生影響，在擋油桶焊接處兩側(cè)分別焊接立筋來加強合縫處的強度，對擋油桶頂部采用夾具加緊組合處，保證頂部圓度及平度，如圖5所示[2]。

圖3 擋油桶與上端軸結(jié)構(gòu)位置三維圖

圖4 擋油桶分割三維效果圖

圖5 擋油桶組圓焊接圖

4)將上端軸吊入機坑。

3.2 處理新上端軸擺度問題

達岱水電站1號機組自裝機以來，機組軸線一直都非常好，擺度、振動等都處于標(biāo)準范圍以內(nèi)。修前盤車時上端軸滑轉(zhuǎn)子處的最大擺度為0.05 mm。將新上端軸吊入機坑且把+X、+Y、-X、-Y四個方向連接螺栓對稱拉緊后進行連續(xù)盤車。盤車后的數(shù)據(jù)與修前盤車數(shù)據(jù)進行對比得知，上導(dǎo)軸承的擺度明顯增大，水導(dǎo)軸承基本不變。其數(shù)據(jù)如表2。

表2 更換上端軸后與修前盤車數(shù)據(jù)對比表

達岱水電站機組額定轉(zhuǎn)速為375 r/min，根據(jù)DL/T 817-2014《立式水輪發(fā)電機檢修技術(shù)規(guī)程》中機組軸線的允許擺度值規(guī)定，機組的相對擺度不應(yīng)超過0.02 mm/m[3]，機組上導(dǎo)軸承距離推力軸承的距離約為4.5 m，所以上導(dǎo)的最大擺度不能超過0.09 mm。從表2中可以看出最大擺度超過0.09 mm，故重新裝配上端軸后需調(diào)整機組軸線。

根據(jù)1號機組連續(xù)盤車數(shù)據(jù)可以得出上導(dǎo)最大擺度方位在4號點偏5號點的方向，其他方位點在標(biāo)準范圍內(nèi)。由此采用分點調(diào)整、兼顧其他點位的方式來調(diào)整上端軸的軸線，使其達到合格范圍，具體的加墊厚度為0.15 mm，加墊方位如圖6所示[4]。

圖6 上端軸加墊示意圖

對上端軸進行加墊處理后，重新緊固連軸螺栓并進行連續(xù)盤車。得盤車數(shù)據(jù)如表3。

依據(jù)表3的數(shù)據(jù)我們可以得出來其最大擺度方位依然在4、5號點，最大擺度為0.07 mm<0.09 mm。符合DL/T 817-2014《立式水輪發(fā)電機檢修技術(shù)規(guī)程》。

表3 加墊后盤車數(shù)據(jù)表

3 結(jié) 語

柬埔寨達岱水電站1號機組進行上端軸更換以后，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子絕緣不合格問題得到解決，而對于更換上端軸后出現(xiàn)得擺度超標(biāo)問題也通過盤車加墊得到了解決；檢修完成后，機組開機實驗正常，軸承瓦溫穩(wěn)定，機組擺度、振動在合格范圍內(nèi)，這為后續(xù)2、3號機組處理上端軸絕緣問題提供了依據(jù)和經(jīng)驗，為后續(xù)國內(nèi)同類型機組在相似問題處理上具有較好得借鑒意義[5]。