潘廣斌，高燕清，王天全

（中國石油吉林石化煉油廠，吉林吉林 132022）

1 機(jī)組概況

吉林石化煉油廠重油催化裝置主風(fēng)機(jī)組是由煙氣輪機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、變速箱、（電動/發(fā)電）機(jī)等組成的同軸式機(jī)組，簡稱4機(jī)組，機(jī)組配置方式見圖1。（電動/發(fā)電）機(jī)參數(shù)：型號Y/YF800-1-4，功率3200 kW，電壓6 kV，工作轉(zhuǎn)速（電機(jī)/發(fā)電機(jī)）1492/1508 r/min,額定電流355 A，絕緣等級F級，冷卻方式ICW37A81（水—空冷密閉循環(huán)式），轉(zhuǎn)子重量：4050 kg，轉(zhuǎn)子總長3420 mm。機(jī)組各單機(jī)共用1個潤滑油站，潤滑油選用LAST46#透平油。

機(jī)組于1990年8月安裝完畢，1991年6月投入運行。期間機(jī)組進(jìn)行過多次檢修，但（電動/發(fā)電）機(jī)一直沒有進(jìn)行過解體大修，每次機(jī)組檢修，電機(jī)檢修內(nèi)容為：軸承檢查、電機(jī)水冷器檢修、電機(jī)絕緣耐壓試驗，定子繞組直流電阻測試等。

圖1 機(jī)組配置方式

2 機(jī)組解體檢查情況

2013年，由于電機(jī)與變速箱聯(lián)軸器發(fā)生磨損，決定更換電機(jī)與變速箱的聯(lián)軸器，同時，對電機(jī)進(jìn)行解體大修。解體檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)前后兩側(cè)端環(huán)發(fā)生偏移，端環(huán)偏心值：前端6.37max-0.74min=5.63 mm,后端8.25max-4.00min=4.25 mm。轉(zhuǎn)子兩側(cè)端環(huán)測量值見圖2。同時發(fā)現(xiàn)，電機(jī)后側(cè)定子線棒在9～10點鐘位置有5根線棒的主絕緣表面已磨損（0.5～1）mm。電機(jī)前側(cè)定子線棒在9點鐘位置有1根線棒的主絕緣表面已磨損0.5 mm。見圖3。

如果端環(huán)的偏心不作處理，運行中端環(huán)的偏心將會增加，機(jī)組在運行中隨時都有可能發(fā)生相間短路接地或單相接地事故。轉(zhuǎn)子更換電機(jī)側(cè)聯(lián)軸器后，在該電機(jī)生產(chǎn)廠進(jìn)行1500 r/mim動平衡驗證。在平衡機(jī)加速過程中，觀察發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩側(cè)端環(huán)（短路環(huán)、護(hù)環(huán)）有明顯的徑向圓周跳動。這一現(xiàn)象說明端環(huán)的中心發(fā)生了偏移、造成不平衡。

3 端環(huán)偏移原因分析

3.1 制造工藝產(chǎn)生的應(yīng)力和啟動時的交變應(yīng)力

圖2 轉(zhuǎn)子兩側(cè)端環(huán)測量值

圖3 定子線圈磨損情況

由于籠條鐵蕊沖孔工藝的差異，造成籠條在嵌裝時松緊程度不一樣。當(dāng)籠條在槽內(nèi)存在徑向間隙時,籠條上的徑向振動力會傳遞給端環(huán)。特別是在電機(jī)啟動瞬間,振動幅值達(dá)到最大值,是正常運行時的50～60倍,頻率為100 Hz,振動隨著轉(zhuǎn)速的升高和啟動電流的增加而增大。每啟動1次應(yīng)力交變1次,各應(yīng)力的破壞作用隨啟動次數(shù)的增加和溫升增大、振動的累積效應(yīng)使端環(huán)發(fā)生偏移。

3.2 發(fā)電工況啟動電機(jī)

4機(jī)組的啟機(jī)方式：先用汽輪機(jī)升速到6150 r/min，為正常工作轉(zhuǎn)速的95%，手動啟動電機(jī)。在長達(dá)22 a的使用過程中，偶然有發(fā)電工況投電機(jī)情況。實際開機(jī)過程中，由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為手動控制，若轉(zhuǎn)速控制不好、升得過快，超過機(jī)組正常轉(zhuǎn)速（6352 r/min）后再投電機(jī)，造成機(jī)組帶負(fù)荷啟動，啟動時間延長。啟動后直接進(jìn)入發(fā)電工況,籠條和端環(huán)的溫度就會達(dá)超限,機(jī)械強(qiáng)度嚴(yán)重下降,也是導(dǎo)致端環(huán)偏移的原因之一。

3.3 機(jī)械疲勞

電機(jī)經(jīng)過22 a運行，機(jī)械強(qiáng)度下降。同時，聯(lián)軸器磨損造成機(jī)組振動大，也是造成端環(huán)偏移的原因之一。

4 修復(fù)方案的選擇

4.1 更換方案

轉(zhuǎn)子返廠維修，更換短路環(huán)、護(hù)環(huán)、轉(zhuǎn)子籠條，轉(zhuǎn)子做動平衡，徹底清除隱患。該方案的優(yōu)點是隱患消除徹底，缺點是工期長、費用高。

4.2 擠壓修復(fù)方案（圖4）

根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點、采用“重力擠壓法”使端環(huán)偏心復(fù)位。該方案的優(yōu)點是短路環(huán)、護(hù)環(huán)、轉(zhuǎn)子籠條不用更換，節(jié)省資金且可以縮短檢修工期。缺點是隱患消除不徹底。

（1）圖4為擠壓法修復(fù)示意。P1為加在端環(huán)上的擠壓受力點；P2為反力支撐點，應(yīng)選在與擠壓點呈180°角的轉(zhuǎn)子鐵芯上；P3為反力支撐點，選在與擠壓點呈180°角的轉(zhuǎn)子軸花鼓筒上；P4為反力距支撐點，選在與P1同側(cè)的同一軸線的花鼓筒上。

（2）擠壓時為避免端環(huán)因局部受力產(chǎn)生變形，應(yīng)根據(jù)端環(huán)外徑制作一個輔助外環(huán)，套在端環(huán)上保證在擠壓過程中端環(huán)受力均勻，確保短路環(huán)、護(hù)環(huán)不因受力而變形。根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)找準(zhǔn)重力擠壓時的端環(huán)受力擠壓點和反力支撐點；轉(zhuǎn)子鐵芯迭片迭壓后熱壓在轉(zhuǎn)軸的花鼓筒上，再通過壓指、端壓板、環(huán)件將鐵芯鎖緊在轉(zhuǎn)子軸上。也就是說端環(huán)擠壓時的反力支撐點應(yīng)選在與擠壓點呈180°角的轉(zhuǎn)子鐵芯上，且與擠壓點軸向距離越近越好。支撐點與鐵芯間加弧形墊環(huán)，以防鐵芯受傷?；?qū)⒎戳χ吸c選在與擠壓點呈180°角的轉(zhuǎn)子軸花鼓筒上，效果更好。擠壓時轉(zhuǎn)子軸基本在不受彎矩的情況下完成上述工作。

（3）擠壓時在P1，P2兩側(cè)的端環(huán)上設(shè)置百分表監(jiān)測擠壓效果。擠壓過程中加力要均勻，避免突然沖擊，直至端環(huán)由彈力形變變?yōu)榉缎托巫兒细駷橹?。擠壓過程中要仔細(xì)檢查各個受力點情況，避免各部件因受力不均變形或損壞。擠壓完成后檢查籠條與短路環(huán)焊接處的焊口，不得有開焊、裂紋等情況，否則應(yīng)重新焊接。

圖4 擠壓法修復(fù)

（4）為使端環(huán)復(fù)位后不再產(chǎn)生中心偏移，可在端環(huán)下120°的3個方向上加裝酚醛玻璃絲布板弧形墊塊，并將弧形墊塊緊固在轉(zhuǎn)子軸上，但弧形墊塊不宜過大，以免影響通風(fēng)系統(tǒng)。

（5）擠壓結(jié)束后轉(zhuǎn)子做動平衡校驗。

4.3 方案對比

綜合比較更換方案和擠壓修復(fù)方案，考慮到電機(jī)已經(jīng)運行22 a，短路環(huán)、護(hù)環(huán)、轉(zhuǎn)子籠條等部件已經(jīng)到了使用壽命，決定采用更換方案進(jìn)行修復(fù)處理。

5 修復(fù)效果

機(jī)組采用更換方案進(jìn)行修復(fù)，同時修復(fù)定子主絕緣磨損表面，檢修后一次開車成功，機(jī)組運行平穩(wěn)，為防止類似問題再次發(fā)生，采取的措施是：①定期對電機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理；②投電機(jī)轉(zhuǎn)速由6150 r/min降為6000 r/min，防止電機(jī)在發(fā)電工況帶負(fù)荷啟動。