盧建中，朱榮

（臺(tái)州發(fā)電廠，浙江臺(tái)州318016）

330 MW發(fā)電機(jī)端部L型支架松動(dòng)的原因分析及處理

盧建中，朱榮

（臺(tái)州發(fā)電廠，浙江臺(tái)州318016）

對某發(fā)電機(jī)端部L型支架松動(dòng)的問題進(jìn)行了分析，指出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷和事故沖擊是造成L型支架松動(dòng)的主要原因，結(jié)合現(xiàn)場處理過程中的難點(diǎn)制定了切實(shí)可行的施工工藝方案，成功消除了L型支架松動(dòng)隱患；根據(jù)多次檢修經(jīng)驗(yàn)提出如何準(zhǔn)確地判斷發(fā)電機(jī)端部松動(dòng)缺陷的方法。

發(fā)電機(jī)；L型支架；松動(dòng)；分析；處理

1 故障概況

某330 MW發(fā)電機(jī)組多次在機(jī)組大、小修中發(fā)現(xiàn)端部L型支架松動(dòng)磨損現(xiàn)象，雖經(jīng)制造廠現(xiàn)場處理，汽側(cè)端部運(yùn)行情況已恢復(fù)正常，但勵(lì)側(cè)L型支架的松動(dòng)問題依然無法得到徹底處理。特別是2011年機(jī)組大修時(shí)再次發(fā)現(xiàn)勵(lì)側(cè)端部L支架以及端部大連接線存在較為嚴(yán)重的松動(dòng)磨損跡象，而且在修復(fù)過程中又相繼發(fā)現(xiàn)了定子線棒端部大連接線絕緣開裂、定子A相引出線水電接頭銅塊存在2條長裂紋等重大安全隱患，如圖1所示。表1為歷次發(fā)電機(jī)端部松動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)及處理措施。

2 發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)

定子端部繞組必須借助一個(gè)特殊的支撐系統(tǒng)來固定，絕緣支架固定在鐵心壓圈上。在這些支架上安裝端箍，下層線棒通過中間適形墊緊靠端箍。上層線棒和下層線棒間的支撐通過插入熱聚合隔離塊來實(shí)現(xiàn)。徑向壓緊通過“鱷魚”板來實(shí)現(xiàn)，“鱷魚”板的拉桿固定在絕緣支架上，如圖2所示。由于發(fā)電機(jī)在日常運(yùn)行中負(fù)荷會(huì)經(jīng)常變化，線圈中銅線的電流也隨之變化，從而產(chǎn)生軸向伸縮。為了消除銅導(dǎo)體主絕緣及定子鐵心之間不同程度膨脹而形成的絕緣應(yīng)力，發(fā)電機(jī)定子繞組依靠L型彈性支架實(shí)現(xiàn)軸向彈性位移，從而保證發(fā)電機(jī)能經(jīng)受電磁力，如圖3所示。

圖1 發(fā)電機(jī)端部接頭裂紋

表1 8號(hào)發(fā)電機(jī)端部松動(dòng)情況及處理

圖2 定子端部固定結(jié)構(gòu)

圖3 L型支架

3 故障原因分析

3.1 設(shè)計(jì)缺陷

發(fā)電機(jī)端部繞組固頻測試結(jié)果一直不理想，在94～115 Hz范圍內(nèi)有多階多瓣型的振型存在，而且在汽端存在115 Hz的橢圓振型，如表2所示。根據(jù)規(guī)程，模態(tài)試驗(yàn)振型為橢圓、固有頻率在94～115 Hz之間為不合格。阿爾斯通公司（發(fā)電機(jī)廠家）依照法國制造廠標(biāo)準(zhǔn)在機(jī)組第1次檢查性大修時(shí)對端部及出線重新進(jìn)行了模態(tài)測試，并根據(jù)振幅大小的原則，僅對出線測試結(jié)果進(jìn)行了確認(rèn)，由該公司技術(shù)人員更換螺桿、螺母、絕緣緊固件、并加裝了約10 kg固定重塊，但上述處理方案實(shí)際上并沒有解決模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果顯示的缺陷。分析認(rèn)為發(fā)電機(jī)定子端部線圈固定結(jié)構(gòu)的制造（設(shè)計(jì)）缺陷，是8號(hào)發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)松動(dòng)的根本原因。

表2 發(fā)電機(jī)端部繞組原始模態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 高壓廠變事故

發(fā)電機(jī)組曾發(fā)生發(fā)電機(jī)出口短路和高壓廠變低壓側(cè)短路事故，短路電流沖擊端部固定結(jié)構(gòu)件。經(jīng)過計(jì)算，上述2次事故的沖擊電流約為額定電流5～10倍，對于設(shè)計(jì)合理并且制造工藝良好的發(fā)電機(jī)，應(yīng)該能承受它所帶來的沖擊，但對于端部結(jié)構(gòu)存在倍頻橢圓型振型的發(fā)電機(jī)來說，在強(qiáng)大的電磁力沖擊激振下，端部結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，進(jìn)而逐步演變?yōu)槎瞬扛鞴潭ńY(jié)構(gòu)件松動(dòng)。2007年發(fā)電機(jī)大修時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)汽、勵(lì)兩側(cè)L型支架固定螺栓普遍存在屈服拉升現(xiàn)象，2011年過橋連接線絕緣開裂以及水電連接盒裂紋都證明發(fā)電機(jī)端部曾經(jīng)承受了巨大的電動(dòng)力。因此，上述2次事故是發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)件發(fā)生松動(dòng)的直接原因。

3.3 外部線路故障的影響

區(qū)外線路故障所引起的擾動(dòng)激振極有可能誘發(fā)發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)共振。該發(fā)電廠地處浙江東南沿海，每年要經(jīng)受數(shù)次臺(tái)風(fēng)的正面襲擊。而臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)區(qū)外線路故障所引起的擾動(dòng)激振極有可能誘發(fā)發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)共振，進(jìn)而破壞端部結(jié)構(gòu)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年因臺(tái)風(fēng)“麥莎”所造成線路故障19起，其中有10起接近發(fā)電機(jī)出口處，粗略估算，故障時(shí)發(fā)電機(jī)瞬間要受到近5倍于額定電流、25倍于正常電動(dòng)力的沖擊。雖然沖擊時(shí)間很短，但對于端部結(jié)構(gòu)已受到破壞的發(fā)電機(jī)來說，頻繁的沖擊、激振，其影響可能是致命的。

3.4 L型螺栓未更換

發(fā)電機(jī)雖然在2007年進(jìn)行了恢復(fù)性大修，但由于定子繞組的6根引出線在勵(lì)側(cè)，其固定結(jié)構(gòu)比汽側(cè)復(fù)雜，勵(lì)端L型支架的固定螺栓受過橋線以及定子引出線夾板等限制，沒有對勵(lì)側(cè)的L型支架固定螺栓進(jìn)行更換。事實(shí)證明該側(cè)螺栓已存在屈服拉升現(xiàn)象，在長期交變電動(dòng)力的作用下，隱患逐漸顯露。

3.5 過橋連接線松動(dòng)

發(fā)電機(jī)過橋連接線固定夾塊出現(xiàn)松動(dòng)，不但其自身的絕緣出現(xiàn)磨損，同時(shí)每根自重達(dá)幾百千克的過橋連接線在交變電動(dòng)力的作用下，對于L型支架來說等于額外增加了1個(gè)振動(dòng)源，從而進(jìn)一步加劇了L型支架的松動(dòng)速度。

4 處理措施

L型支架固定螺栓在非正常電動(dòng)力的作用下出現(xiàn)屈服拉升是造成發(fā)電機(jī)勵(lì)端支架多次出現(xiàn)松動(dòng)磨損的主要原因。根據(jù)2007年恢復(fù)性大修汽側(cè)L型支架松動(dòng)的處理經(jīng)驗(yàn)，要徹底消除松動(dòng)隱患，必須全部更換支架固定螺栓。由于新機(jī)組基建時(shí)先安裝L型支架，再安裝過橋連接線，并根據(jù)實(shí)際安裝情況現(xiàn)場配做1塊出線夾板將6根引出線固定，最后以過橋連接的6個(gè)水電連接頭為基準(zhǔn)安裝出線小室內(nèi)的過渡引線及引出線高壓套管。由于出線小室是整體焊接在定子基座上，本次現(xiàn)場處理已不具備上述工藝流程，而要更換L型支架固定螺栓又必須先拆除出線小室的過渡連接線，拆除出線夾板并抬出過橋連接線后才能進(jìn)行L型支架固定螺栓的更換工作。因此在制定修復(fù)方案時(shí)不得不考慮以下幾個(gè)問題：

（1）要保證回裝的基準(zhǔn)定位問題。要拆除端部過橋連接線，必須拆除出線夾板，而出線小室內(nèi)部空間很小，只有先拆除過渡引線后才有可能拆除出線夾板，因此如何保證過渡引線拆除后回裝至原來位置，直接影響到裝復(fù)質(zhì)量。

（2）由于過橋連接線以及過渡引線的尺寸都是在現(xiàn)場彎壓成型，并通過一系列的綁帶、夾板固定，拆除過程中如何保證連接線不變形直接關(guān)系到基準(zhǔn)定位問題。

（3）原出線夾板為整體式，夾板上的6個(gè)出線孔洞均為現(xiàn)場配鉆，回裝時(shí)不可避免會(huì)出現(xiàn)偏差，而且基建安裝時(shí)先裝配好小室內(nèi)的夾板及過渡引線，最后焊接小室鋼板，現(xiàn)場修復(fù)必須在狹小的小室內(nèi)操作，如果不改變夾板的結(jié)構(gòu)形式，無法保證回裝質(zhì)量。

經(jīng)過反復(fù)論證，最終確定如下處理方案：

（1）移除過渡引線，拆除大連接線處的水電連接法蘭，最后拆除大板。

（2）以大連接線引線頭位置為基準(zhǔn)回裝各過渡引線。

（3）根據(jù)過橋連接線的實(shí)際形狀制作專用工具，均勻拆除勵(lì)側(cè)端部大連線固定結(jié)構(gòu)件，拆除時(shí)由外側(cè)開始依次拆除大連接線，盡可能避免變形、損壞情況。

（4）逐一拆除并更換L形彈簧板上穿透銅屏蔽固定于壓圈上的螺栓，新螺栓旋緊時(shí)使用專用扳手保證緊固度，旋緊力矩約為260 N·m，并利用氬弧焊無磁性點(diǎn)焊螺母以防螺栓松動(dòng)。

（5）以過渡引線的水電連接頭位置為基準(zhǔn)，按圖紙由內(nèi)側(cè)向外側(cè)回裝大連接線，裝復(fù)大連接線夾板、螺栓，初緊螺母。

（6）回裝大連接線法蘭，并臨時(shí)固定過渡引線。按工藝要求升溫固化過橋連接線各絕緣件、適形氈等。

（7）拆除過渡引線，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際位置加工分體式可拆裝新大板。

（8）回裝過渡引線。

（9）按工藝要求將出線端子12個(gè)絕緣盒重新裝配并灌膠固化。

（10）按正常工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)電氣試驗(yàn)。

5 勵(lì)端固定結(jié)構(gòu)運(yùn)行跟蹤分析

改造后，對發(fā)電機(jī)進(jìn)行了整機(jī)模態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，勵(lì)端橢圓形固有頻率為55.6 Hz，120.9 Hz，均不在94～115 Hz之間（如表3所示），消除了改造前存在的缺陷，整體動(dòng)態(tài)特性合格，端部固定結(jié)構(gòu)滿足發(fā)電機(jī)運(yùn)行要求。

表3 發(fā)電機(jī)端部改造前后模態(tài)數(shù)據(jù)對比

為加強(qiáng)發(fā)電機(jī)端部振動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測，定子勵(lì)端增加5個(gè)振動(dòng)傳感器，分布在30與6號(hào)槽上層線棒槽口墊塊外側(cè)和A1，C1，B2大連接線出線端。投運(yùn)以后，發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況總體正常，各項(xiàng)參數(shù)均符合規(guī)程要求。勵(lì)側(cè)端部線棒1個(gè)月的振動(dòng)情況如圖4所示，勵(lì)側(cè)端部A相振幅相對偏大，部分有波動(dòng)，但總體比較平穩(wěn)。

圖4 發(fā)電機(jī)勵(lì)端大連接線振動(dòng)情況

6 結(jié)語

發(fā)電機(jī)經(jīng)歷多次故障檢修，原因除發(fā)電機(jī)本體存在制造（設(shè)計(jì)）缺陷外，還在于前幾次修復(fù)的不徹底性，由于檢修工期、工藝、配件備品等條件限制，對故障缺陷只作局部修復(fù)，雖然對發(fā)電機(jī)端部結(jié)構(gòu)松動(dòng)缺陷予以消除，但剛性組合的各絕緣件容易在拆裝中發(fā)生變形，衍生新的松動(dòng)隱患。因此，在制定發(fā)電機(jī)處理方案時(shí)，應(yīng)從固定結(jié)構(gòu)整體考慮，及早安排徹底的恢復(fù)性大修。

發(fā)電機(jī)常規(guī)檢查，憑經(jīng)驗(yàn)排查缺陷隱患，容易遺漏隱蔽部分的檢驗(yàn)，造成潛在故障的擴(kuò)大。發(fā)電機(jī)檢修應(yīng)完善檢查大綱，借助內(nèi)窺鏡等儀器和各種試驗(yàn)手段，對定/轉(zhuǎn)子等各結(jié)構(gòu)件進(jìn)行檢查分析，建立檢查試驗(yàn)技術(shù)檔案，通過參數(shù)比對，特別是整機(jī)模態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析，及時(shí)跟蹤掌握狀態(tài)發(fā)展趨勢，作出事故預(yù)判。

[1]國家電力公司.防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]DL/T 735-2000大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部動(dòng)態(tài)特性的測量及評定[S].北京：中國電力出版社，2001.

[3]DL/T 596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，1996.

[4]朱榮，盧建中，孫暉.臺(tái)州發(fā)電廠8號(hào)機(jī)定子接地故障原因分析及處理[J].熱力發(fā)電，2008，37（6）:81-83.

（本文編輯：陸瑩）

Cause Analysis and Treatment on Loosening of L-type Support at the End of 330 MW Generators

LU Jian-zhong，ZHU Rong
（Taizhou Power Plant，Taizhou Zhejiang 318016，China）

This paper analyzes loosening of L-type support at the end of generator and proposes that it is caused by defects of structure design and impact from accident.According to the difficult problems in field treatment，it makes out feasible construction technology program，successfully handling hidden hazards of loosening of L-type support.The paper proposes methods for accurately determining loosening at the end of generators by combining overhauling experience.

generator；L-type support；loosening；analysis；treatment

TM311

：B

：1007-1881（2013）01-0044-04

2012-05-08

盧建中（1967-），男，浙江臺(tái)州人，工程師，主要從事發(fā)電廠設(shè)備檢修管理工作。