李紅艷

(四川嘉陵江鳳儀航電開發(fā)有限公司，四川南充 637000)

1 概述

秀觀水電廠是嘉陵江渠化開發(fā)的第十四級，位于四川省武勝縣境內(nèi)，電站為河床式，裝機容量為108 MW ，單機容量為36 MW，為燈泡貫流式機組，發(fā)電機型號SFWG36-72/7350，首臺機組于2003年初投產(chǎn)運行，是當(dāng)時國內(nèi)投產(chǎn)運行的最大的燈泡貫流式機組。2007年9月，秀觀水電廠維護人員對1#機組做預(yù)防性檢查時發(fā)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)子支撐板、加強筋板、中心體三者的連接焊縫出現(xiàn)了3～5 cm 長的裂紋(圖1)。

圖1 產(chǎn)生裂紋后的加強筋板示意圖

2 裂紋產(chǎn)生的原因

經(jīng)過電廠及設(shè)備設(shè)計制造單位相關(guān)技術(shù)專家進行詳細(xì)分析后認(rèn)為裂紋的產(chǎn)生主要是轉(zhuǎn)子支架在廠內(nèi)生產(chǎn)時的結(jié)構(gòu)及工藝原因造成:秀觀水電廠轉(zhuǎn)子支架原設(shè)計方案中沒有該加強筋板，系后來在復(fù)查強度計算時為增加安全系數(shù)而增設(shè)的，而此時秀觀水電廠1#機組發(fā)電機轉(zhuǎn)子支架在廠內(nèi)已完成了生產(chǎn)，但該加強筋板按設(shè)計要求還是被焊接在轉(zhuǎn)子支架上，但未參與轉(zhuǎn)子支架的整體熱處理。分析認(rèn)為:正是由于該加強筋板的熱應(yīng)力釋放不均，個別地方熱應(yīng)力過于集中，加之機組開停機時的振動較大而引起裂紋。秀觀水電廠2、3#機的轉(zhuǎn)子支架和加強筋板與整體是進行過熱處理的，應(yīng)該不存在上述問題。

3 預(yù)控措施

因每年9～11月為嘉陵江汛期，依據(jù)省電力公司及相關(guān)規(guī)定，為防止機組非計劃停運考核，在汛期不便于長時間停機檢修。依據(jù)對裂紋進行的檢查和探傷及設(shè)備設(shè)計制造單位相關(guān)專家的分析結(jié)論，認(rèn)為裂紋均出現(xiàn)在焊縫表面，加之加強筋板是在當(dāng)時設(shè)計變更后增設(shè)的，主要作用是加強轉(zhuǎn)子支架運行的受力，提高安全系數(shù)，對本體影響不大。故決定1#機組可繼續(xù)運行，但應(yīng)定期觀察該裂紋變化情況，在適當(dāng)時候配合機組中、大修時一并進行檢修處理。

電廠技術(shù)人員多次對1#機組進行例行檢查發(fā)現(xiàn)裂紋有進一步擴大的趨勢。鑒于此，電廠于2008年初對1#機組進行了中修處理;2007年12月在進行處理前檢查發(fā)現(xiàn)每一塊支撐板、加強筋板、中心三者焊縫處都出現(xiàn)了裂紋，且裂紋最長者已達100 mm，所有裂縫均全部穿透。

4 處理方案

設(shè)備制造廠對該裂紋的處理很重視，召集相關(guān)技術(shù)人員多次協(xié)商討論以確定最終的處理方案:先將轉(zhuǎn)子吊出，對原加強筋三角板裂紋進行處理，補焊后采用UT 探傷;然后在三角板所在圓周位置上再增加18塊加強板(加強筋板材料為30鋼板Q345B)加固，在加固的同時，考慮配重一致，焊后再進行UT 探傷。

4.1 對三角板的裂紋進行處理

(1)用石棉布或薄鐵皮等將轉(zhuǎn)子磁極部分蓋好以避免吹刨、打磨的金屬粉塵、鐵渣等進入磁極而無法清理。

(2)在裂紋前端鉆孔。

(3)在筋板底面用碳弧氣刨清理裂紋至筋板厚度約2/3深，并刨成U 型坡口。

(4)打磨坡口及坡山周圍50 mm，見金屬光澤。

(5)焊接前預(yù)熱50℃，采用E5015φ3.2焊條進行烘培，從保溫筒取用，將筋板底面坡口焊滿。焊接時，沿圓周方向?qū)ΨQ施焊并進行多層窄道焊。除第一層和蓋面層焊道外，其余焊道焊接后應(yīng)立即用風(fēng)鏟進行錘擊，以釋放焊接應(yīng)力，焊后用石棉布覆蓋焊縫進行緩冷。

(6)用碳弧氣刨對筋板正面清根并刨U 型坡口，并按上述要求進行焊接。

(7)打磨焊縫、三角筋棱角，光滑過渡。

(8)按ASME 標(biāo)準(zhǔn)對焊縫表面進行MT 探傷。

4.2 裝配新增加強板

(1)配裝新增加強板時，將焊縫間隙控制在1 mm;不能滿足要求時，應(yīng)單件先進行長焊、打磨修配。

(2)按上述要求進行焊接，先焊加強板與圓盤的焊縫，再焊加強板與大、小腹板的焊縫，焊縫圓滑過渡。

(3)按ASME 標(biāo)準(zhǔn)對焊縫表面進行MT 探傷。

(4)打磨焊縫，光滑過渡。

制造廠家設(shè)計部提出的方案更多的考慮是在強度方面，在實際施工中有一定的難度。在施工現(xiàn)場，公司相關(guān)技術(shù)人員和制造單位焊接工藝師、施工單位焊接師及相關(guān)技術(shù)人員一起，就制造廠家設(shè)計部提供的處理方案中的焊接過程中如何控制轉(zhuǎn)子支架圓度的變化進行了研究討論，形成了以下共識并報制造單位設(shè)計部復(fù)核予以認(rèn)同。

①焊接前，測量轉(zhuǎn)子圓度的原始數(shù)據(jù)。

②增加δ30筋板Q345B 鈍邊至5～6 mm(原處理方案為1～2 mm)，減少焊縫焊角至10 mm(原設(shè)計為15 mm)，并打磨成圓弧。

③在中心體和支撐板焊接處，根據(jù)現(xiàn)場具體情況，對δ30筋板Q345B 刨割消應(yīng)圓弧孔。

④焊接前，應(yīng)將焊接處打磨干凈，并對筋板進行預(yù)熱，以清除筋板表面水分。

⑤焊接作業(yè)要對稱間隔、間歇進行，并根據(jù)變形情況調(diào)整焊接順序。

⑥單塊焊接δ30筋板Q345B 的順序為:中心體連接焊接—支撐板連接焊接—主板連接分兩段焊接。

⑦焊接要求:單塊δ30筋板Q345B 焊接時不能一次性焊接成型，同時，在焊接過程中，應(yīng)時刻監(jiān)視焊接變形(轉(zhuǎn)子圓度的變化)。

⑧其中有兩塊加強筋板與轉(zhuǎn)子勵磁引線發(fā)生干擾現(xiàn)象，遂根據(jù)實際需要對加強筋板進行修割;考慮配重因素，對修割下來的部分應(yīng)焊接在附近的加強筋板上。

⑨機組試運行結(jié)束后，必須對返修焊縫和新增筋板焊縫進行檢查。

在焊接過程中，公司技術(shù)監(jiān)護人員要求施工單位嚴(yán)格按協(xié)調(diào)會上的要求進行焊接處理，并在焊接過程中實時監(jiān)視轉(zhuǎn)子圓度變化情況，并根據(jù)圓度變化情況調(diào)整焊接順序及焊接量。通過大家共同努力，在把所有加強塊焊完后，轉(zhuǎn)子圓度發(fā)生了一些變化，但都被控制在行業(yè)及設(shè)備制造廠家的相關(guān)要求規(guī)范內(nèi)。

5 試驗及成果

為確保對秀觀水電廠1#轉(zhuǎn)子支架加強筋裂紋采取的處理措施得當(dāng)、配重合理，電廠方隨后組織技術(shù)人員采用一體化電渦流位移傳感器、GPAS3000水力機組綜合測試儀及數(shù)據(jù)采集和振動分析系統(tǒng)對機組進行了穩(wěn)定性試驗。通過對初起轉(zhuǎn)、變轉(zhuǎn)速、空轉(zhuǎn)、空載等各項試驗數(shù)據(jù)進行分析證明，不存在動不平衡現(xiàn)象(表1、2)。

三年多時間的運行實踐證明，對秀觀水電廠1#轉(zhuǎn)子支架加強筋裂紋產(chǎn)生的原因分析正確(2、3#機至今未發(fā)現(xiàn)裂紋)，處理措施合理、得當(dāng)。

6 結(jié)語

隨著國內(nèi)內(nèi)河流域渠化開發(fā)，低水頭、大流量中小型貫流式機組的應(yīng)用越來越廣泛，但因貫流式機型在國內(nèi)起步較晚，且設(shè)計制造及運行維護經(jīng)驗還不夠成熟，因此，我們要善于在運行維護、定期保養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)問題并及時處理問題，尤其是華中電網(wǎng)“兩個細(xì)則”考核以來，及時發(fā)現(xiàn)問題、及時處理問題，保證機組連續(xù)安全穩(wěn)定運行就顯得更加重要了。

表1 初起轉(zhuǎn)及變速試驗電測結(jié)果匯總表 測量值單位:μm

表2 空載試驗電測結(jié)果匯總表 測量值單位:μm