水轮机上导轴承滑转子松动原因分析

占乐军，许义群

(华能澜沧江水电有限公司，昆明 650241)

0 前言

某水电站是金沙江中游河段规划的第六级水电站。共装有5 台套水轮发电机组。发电机为半伞式结构，额定水头67 m，额定转速83.3 r/min，型号为SF360－72/16970，单机额定功率为360 MW，总装机容量为1 800 MW。上导轴承主要由上导滑转子、轴承瓦、楔形板、油冷却器等组成。上导滑转子由滑转子外环件、内环件(含内环套筒及绝缘层)精加工热套而成，绝缘层由环氧玻璃坯布包压在内环套筒上，使上导轴承与转轴之间具有足够的绝缘性能，滑转子结构详见图1。

图1 水电站上导轴承装配图

滑转子外环件与内环绝缘层之间的设计装配紧量为0.315～0.6 mm。

电站机组首次手动启动试运行历时4 小时，机组滑环室突然发出异常声响，立即停机检查:

1)下层转子引线与集电环之间连接螺栓剪断;

2)转子引线错位变形;

3)滑转子出现松动并发生周向位移，位移量约100 mm。

1 原因分析

初步分析判断滑转子外环与内环绝缘层间的厂内热套装配预紧量不足，机组运行后由于瓦温和油温升高导致滑转子外环膨胀，滑转子外环与内环绝缘层间预紧量消失，在惯性力的作用下导致滑转子外环件松动，与内环绝缘层间产生了相对周向移动，造成励磁引线变形及连接螺栓剪断。故障滑转子返厂，将内、外环件拆开后的检查分析发现是加工误差及工序控制不严，装配紧量不符合要求及装配接触面积不够是造成滑转子松动的直接原因。

2 处理过程及改进

2.1 处理工艺

滑转子拆开后，上车床将内环件原绝缘层车削清除干净。准备好足够的0.2 mm 厚环氧玻璃坯布，固化剂及环氧树脂。将裁剪好的坯布用热风设备加热，温度在50～60℃左右，以坯布软化和表面绝缘胶不粘手为前提，将调好绝缘胶均匀刷于滑转子内环套筒外表金属面上开始包裹贴合坯布，使环氧玻璃坯布能粘结紧固并平整，每层需及时均匀足够涂刷胶液，所用力度适宜，并用电煲斗修平，挤出层间空气，坯布搭接不重叠，接缝小于10 mm。包至7 层再包裹铜丝网，将铜丝网用胶水粘在绝缘层外，要求铜丝网不歪斜、不开口、表面平整，上、下两端必须低于绝缘层15 mm 左右，以防止铜丝外露，工艺要求继续粘贴坯布至20 层，装上专制包箍热缩带将其包紧，进电炉箱预热，加热工件升温到100℃左右，加热2 小时，继续升温到135℃左右保温6 小时，随炉冷却后将热缩带拆除，冷却后将内环件上车床，第一次绝缘层精车后发现中上部约有50%面积区域存在空心现象，敲击或按压检查，能听到空心声又能看到按压变形的痕迹，分析原因为电炉箱加热温升失控，温升过快，并且热风直接吹向绝缘层表面上，导致环氧玻璃坯布内含的环氧树脂胶流失过多造成的。再一次将绝缘层全部车削掉并重新包裹绝缘层，修改加热工艺，温升控制在60℃度保温24 小时，温升至100℃时保温2小时，继续升温到135℃左右保温6 小时，再随炉缓慢冷却至室温。在加温固化过程中经常检查绝缘层的密实情况及流胶情况，并采取措施避免热风直接吹到绝缘层上，保证热风循环均匀，绝缘层各处受热均匀。根据滑转子外环件的内径尺寸及装配紧量技术要求车削内环件外表包箍的绝缘层，第二次绝缘层精车未发现空心现象，敲击或按压检查，听不到空心声也看不到按压变形的痕迹，精车尺寸符合要求后，将滑转子外环件热套入内环件上。上机床复测各部位尺寸，满足设计要求。

2.2 改进措施

1)增大滑转子内、外环件装配过盈量，将过盈量增大到0.6～0.8 mm;

2)改进加热工艺，严格控制工序过程;

3)改进精加工工艺，提高绝缘层精加工质量，确保了绝缘层表面光洁，圆度及同轴度均控制在0.05 mm 以内;

4)改进测量工艺，测量工器具均进行校验，测量时工件与测量工器具温度保持一致，保证测量人员的一致性、连续性，严格三级测量验收制度，并作好完整测量验收记录。

5)滑转子处理完成后，返回工地安装，经盘车、试运行、过速及甩负荷试验检验，滑转子再未出现丝毫松动现象，各项指标均符合设计要求。

3 结束语

由于上导轴承所固有的结构特征并要求防止轴电流侵蚀瓦面，滑转子内、外件之间设置绝缘层须具备足够的强度和稳定性，同时具有足够的配合预紧过盈量，才能保证上导滑转子外环与绝缘层之间由于机组运行的径向力及在温度较高的透平油中浸泡不松脱。对关键工艺应更加注重技术评审。滑转子加工过程中各个环节都必须引起高度重视，只有编制正确的工艺并严格执行，加强控制绝缘层包裹工艺及固化环节工艺，设计需综合考虑各种影响因素。