劉 宇，王書楓

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

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龍灘巨型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鏈條鍵散開問(wèn)題分析

劉 宇，王書楓

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

以龍灘巨型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鏈條鍵的事故為依托，對(duì)轉(zhuǎn)子鏈條鍵的結(jié)構(gòu)及存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出了鏈條鍵散開的處理辦法，為今后巨型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鏈條鍵的安裝、運(yùn)行和維護(hù)提供有益借鑒和建議。

水輪發(fā)電機(jī)；轉(zhuǎn)子；鏈條鍵

0 引言

龍灘巨型水輪發(fā)電機(jī)組為單機(jī)容量700 MW，經(jīng)過(guò)多年的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也暴露出來(lái)一些問(wèn)題。

2015年11月30日至12月24日，龍灘電站按照計(jì)劃對(duì)7號(hào)機(jī)進(jìn)行C級(jí)檢修，同時(shí)進(jìn)行了機(jī)組調(diào)速器改造。12月21日，按照規(guī)定進(jìn)行了25%、50%、75%、100%額定負(fù)荷下的甩負(fù)荷試驗(yàn)。100%甩負(fù)荷時(shí)，機(jī)組有功功率為700 MW，無(wú)功功率為34 Mvar，監(jiān)控記錄最高轉(zhuǎn)速146.23 r/min。該試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行發(fā)電機(jī)全面檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組磁極都有不同程度離心位移的情況，其中幾個(gè)磁極位移嚴(yán)重，磁極鍵已經(jīng)損壞，并卡在磁極與磁軛之間。

龍灘機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極和磁軛之間采用鏈條鍵和調(diào)整墊片打緊，如圖1所示。鏈條鍵由多片鏈條單片交錯(cuò)疊在一起，用螺栓和螺母把緊成為一體，如圖2所示。從事故照片看，把緊螺栓已經(jīng)斷裂，端部鏈條鍵已經(jīng)完全散開，如圖3、圖4所示。

圖1 鏈條鍵打緊結(jié)構(gòu)圖

圖2 鏈條鍵結(jié)構(gòu)圖

圖3 鏈條鍵散開照片圖

圖4 鏈條鍵散開照片圖

1 鏈條鍵散開問(wèn)題分析

1.1 鏈條鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在巨型機(jī)組設(shè)計(jì)中，磁極與磁軛連接采用鴿尾連接結(jié)構(gòu)時(shí)，磁極鍵一般采用成對(duì)的鋸齒形結(jié)構(gòu)，我們稱之為鏈條鍵結(jié)構(gòu)。這種磁極鍵斜率大，采用鋸齒形結(jié)構(gòu)，有效保證長(zhǎng)鐵心磁極充分打緊，打鍵容易。此連接結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)磁極鍵采用斜向打緊固定，如果磁極及磁軛疊片產(chǎn)生直線度偏差或局部凸起，易造成磁極鍵虛打緊，磁極鍵產(chǎn)生松動(dòng)的可能性大。機(jī)組過(guò)速后，由于磁軛存在殘余變形，磁軛沖片切向產(chǎn)生錯(cuò)牙，也容易造成磁極鍵松動(dòng)。正常安裝的鏈條鍵端部如圖5所示。

圖5 正常安裝的鏈條鍵端部圖

1.2 問(wèn)題分析

從鏈條鍵散開的情況看，鏈條鍵端部把合螺栓已經(jīng)斷裂。將出現(xiàn)問(wèn)題的鏈條鍵拔出后，靠上部的螺栓有多個(gè)斷裂。 從受力的角度分析，鏈條鍵由于處在磁極和磁軛之間的鴿尾槽內(nèi)，承受本身的離心力和打鍵緊量，但這些力不足以導(dǎo)致螺栓斷裂。不能忽視的一點(diǎn)是打鍵本身。我們知道，鏈條鍵本身是由薄鋼板疊成，由螺栓把緊，當(dāng)打鍵時(shí)，不正確的打鍵方式會(huì)給鍵的端部一個(gè)偏心力，這個(gè)偏心力會(huì)給端部把緊螺栓一個(gè)軸向力。這個(gè)偏心力是一個(gè)沖擊載荷，使得鏈條鍵端部螺栓產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷甚至已經(jīng)斷裂。把緊螺栓斷裂本身并不會(huì)導(dǎo)致鏈條鍵散開，說(shuō)明還有外在的力存在。通過(guò)分析，磁極上承受的電磁力由于氣隙的不均勻?yàn)榻蛔兞?，再由于磁極和磁軛本身直線度不好，導(dǎo)致在鍵的位置局部虛空。鏈條鍵上有缺陷的把緊螺栓在交變力的作用下逐漸斷裂并脫離鍵，最終導(dǎo)致鏈條鍵散開。

2 鏈條鍵散開問(wèn)題處理

如果鏈條鍵的把緊螺栓不斷裂，鏈條鍵就不會(huì)散開，所以，主要是防止鏈條鍵把緊螺栓斷裂。那么在打鍵的時(shí)候，不能直接打在鍵的端部，防止打偏。打鍵前，在鍵的端部墊一塊厚銅板，減弱打鍵沖擊力。打完鍵后，在鍵的端部鋪焊一層，保證其整體性。

3 結(jié)語(yǔ)

鏈條鍵可以節(jié)省磁軛徑向空間，并且鍵的斜率可以很好的保證，但是對(duì)磁極和磁軛的直線度要求較高。為防止該類問(wèn)題的產(chǎn)生，鏈條鍵結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子一定要保證磁極和磁軛的直線度，以及打鍵時(shí)要注意不要打偏，為巨型機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保證。

劉宇，1982年生，男，工程師，長(zhǎng)期從事水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)工作。

王書楓，1982年生，女，工程師，長(zhǎng)期從事水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器設(shè)計(jì)工作。

征稿啟事

《上海大中型電機(jī)》是由上海電氣集團(tuán)主管，上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司主辦的一份專業(yè)科技期刊。期刊創(chuàng)刊于1958年，作為企業(yè)科技人員發(fā)布科研成果和發(fā)表論文的主要陣地，是推動(dòng)企業(yè)科技進(jìn)步的重要手段和平臺(tái)，同時(shí)也是學(xué)習(xí)交流的窗口。

《上海大中型電機(jī)》反映國(guó)內(nèi)同行業(yè)間在科研和生產(chǎn)上取得的進(jìn)展和成果， 設(shè)有“設(shè)計(jì)與研究”、“工藝與裝備”、“絕緣技術(shù)”、“試驗(yàn)與檢測(cè)”、“運(yùn)行與維修”等欄目，以報(bào)導(dǎo)國(guó)內(nèi)大中型電機(jī)及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)成果、技術(shù)發(fā)展為主，也介紹相關(guān)產(chǎn)品制造運(yùn)行、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，以及有關(guān)的學(xué)術(shù)論文、技術(shù)綜述及技術(shù)動(dòng)態(tài)報(bào)導(dǎo)。歡迎各界踴躍投稿。

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