龙滩水电厂7号机组转子磁极移位分析及处理工艺探讨
2017-06-28刘丰
刘 丰
(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)
龙滩水电厂7号机组转子磁极移位分析及处理工艺探讨
刘 丰
(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)
龙滩水电厂7号机组在调速器改造后进行了甩负荷试验,试验后发现机组转子大部分磁极发生移位。对转子磁极位移的原因进行简要分析,制定了相应的修复方案,探讨了相关处理工艺,并对机组的运行维护提出了合理化建议。
甩负荷试验;磁极键;移位;处理工艺;龙滩水力发电厂
0 前 言
龙滩水电厂是我国继三峡工程后第2个安装700 MW级水轮发电机组的水电工程,该机组属于混流式半伞结构机组。机组转子支架为斜立筋圆盘式焊接结构,具有保证转子支架的环形稳定性和向心稳定性的能力。磁极通过鸽尾与磁轭上相应的键槽挂接,磁极键采用成对的锯齿形结构,由厚2 mm的NKHA780钢板冲制而成,用螺栓把合成整体。
龙滩水电厂7号机于2008年12月投产发电以来总体运行指标正常,满足设计和合同要求。2015年11月,7号机组结合机组小修完成调速器改造并进行了甩负荷试验,试验后发现机组转子大部分磁极发生移位,磁极键损坏。水电厂立即组织专家对故障原因进行分析,制定处理方案。
1 龙滩水电厂7号发电机转子位移情况
2015年11月,7号机组完成调速器改造后,按照规定进行了25%、50%、75%、100%额定负荷下的甩负荷试验。100%甩负荷试验时,机组有功功率为700 MW, 无功功率为34 MVar,监控记录最高转速146.23 r/min。该试验结束后进行发电机全面检查时,发现机组转子大部分磁极发生了移位情况,其中6号、9号、31号、45号磁极移位严重,磁极键已经损坏,并卡阻在磁极与磁轭之间。另外由于磁极移位,造成磁极上部旋转挡风板对定子上围板的轻度刮伤。
2 原因分析
分析造成磁极移位和磁极键损坏的原因主要是磁极键把合螺栓强度不足。原磁极键把合螺栓为内六角合金螺栓,材质为35CrMoA,8.8级螺栓型号为M5×50。该螺栓不能牢固稳定磁极。
另外,在安装过程及每年的小修过程中,对磁极键进行敲打可能造成磁极键片间把合螺栓变形,螺栓强度降低。在机组甩负荷过程中,机组转速增加,螺栓因承受拉应力增大而损坏。
3 处理方案
采用以下处理方法修复机组故障:①更换6、9、31、45号磁极的磁极键,由于31号磁极的磁极键损坏严重并卡死,须将磁极拔出进行处理。②采购磁极键片高强度连接螺栓,螺栓强度由原来的35CrMoA 8.8级提高到35CrMoA 12.9级,对所有磁极键把合螺栓进行更换。③对所有发生位移的磁极进行扶正处理,处理完后打紧磁极键。④对磁极键两端进行封焊处理,防止变形。⑤改变打紧磁极的工艺,防止打紧过程中造成磁极键损坏。
4 处理工艺
对机组磁极进行修复的程序是
(1)先拆除转子磁极左右两侧上下端挡风板、极间与阻尼连接片、极间支撑、极间挡风板,测量并记录空气间隙,为拔磁极键作准备。
(2)磁极键拔出及检查。拆除磁极键限位螺栓和压板,在磁轭下压板磁极键观察孔装入专用工具,用手锤击打退出磁极键和垫片并编号;检查磁极键是否变形,把合螺栓是否断裂,键片是否脱落;检查磁极垫片是否断裂。
(3)键槽检查。具体工艺为将键槽内异物及断裂螺栓全部取出,并用内窥镜检查确保无异物及杂质。
(4)磁极键修整。在工字钢上对磁极键进行修形处理,保证磁极键前后、左右方向平整、无弯曲,将链条键的上、下端面焊成整体,防止变形。
(5)磁极键把合螺栓更换。更换磁极键新螺栓35CrMoA 12.9级,涂锁固剂后用9 N·m力矩紧固螺栓。
(6)磁极键复查。检查磁极键接触面情况,接触面一侧涂抹红丹,用铜块垫在磁极键端部进行打紧后拔出,检查接触面积达到70%以上,否则应进行研磨处理。
(7)磁极键回装。磁极键固定装置紧固螺栓涂锁固剂后用240 N·m的力矩扳手紧固;磁极键限位螺栓与磁极键之间间隙用0.02 mm的塞尺检查不能通过;用扳手检查所有磁极键限位螺栓背帽紧固无松动。
图1 空气间隙测量示意
(8)复测空气间隙。空气间隙的测点A、B、C、D、E设置如图1所示,空气间隙设计值为34 mm,磁极中部间隙B控制在32~36 mm,测点A、C的气隙差值应不大于2.7 mm,测点D、E的气隙差值应小于2 mm。
(9)回装连接件。回装转子磁极左右两侧上下端挡风板、极间与阻尼连接片、极间支撑、极间挡风板。
(10)紧固螺栓。各连接件间的把合螺栓扭矩为M10螺栓24 N·m,M12螺栓40 N·m,M16螺栓95 N·m,M20螺栓185 N·m。
5 修复检查
甩负荷试验后检查发现发电机转子有4个磁极(6、9、31、45号)的磁极键变形(断裂),其中31号磁极键变形(断裂)较严重,导致磁极键拔不出。用特制专用工具配合50 t千斤顶将31号磁极连同磁极键一起吊出,发现31号磁极线圈绝缘有轻微损伤,磁极键把合螺栓部分断裂,键片存在脱落、断裂并卡阻在键槽内的现象。为预防同类问题,将其余的55个磁极键全部拔出,对磁极键及键槽进行全面检查、清理,并更换了磁极键及磁极键把合螺栓,将每个磁极键两端焊接成整体。复测空气间隙,发现3号磁极测点A、C的气隙差值为2.9 mm,不影响运行,暂不处理。磁极其他气隙数据符合工艺要求。
另外,修复时检查发现,定子上围板存在较轻损伤刮槽,但损伤未伤及定子铁心,不影响设备安全稳定运行,对定子上围板轻度刮槽及31号磁极线圈绝缘层重新涂绝缘漆。
经检查,发电机定子、转子经处理后绝缘电阻测试符合要求:定子绕组绝缘电阻15 s 12.7 MΩ、60 s 101 MΩ、600 s 873 MΩ,吸收比是7.95,极化指数8.64,转子绕组绝缘电阻280 MΩ。
最后,对上支架、下支架、推力、转子、定子及冷却器等各部位进行全面检查,所有工具器清点退出,设备清扫干净、补漆,无杂物、无油污、无遗留物在内。用Φ6mm的盘根拉过发电机空气间隙,无卡阻。
6 总 结
(1)龙滩水电厂机组调速器改造后进行了甩负荷试验,试验后检查发现转子大部分磁极移位,但对水电站未造成较大影响。因磁极旋转挡风板是水平安装在磁极上端,建议对同结构类型机组进行技术改造后,在做甩负荷试验前,先拆除磁极上的旋转挡风板,以防刮伤定子铁心。
(2)建议各水电厂新安装机组或对机组进行技术改造后做机组甩负荷试验之后,根据空气间隙异常情况抽检抽查磁极键是否完好。
(3)采用高强度把合螺栓可以改善磁极键安装工艺水平,最大限度提升设备运行安全性能。
[1]魏炳漳, 姬长青. 高速大容量发电电动机转子的稳定性——惠州抽水蓄能电站1号机转子磁极事故的教训[J]. 水力发电, 2010, 36(9): 57- 60.
[2]柴方光, 程振伟. 50 MW水轮发电机转子磁极异常情况分析[J]. 华电技术, 2011, 33(2): 55- 57.
[3]李勤. 流溪河水电厂2号机上机架振动超标的分析处理[J]. 广东电力, 2004, 17(1): 79- 83.
(责任编辑 王 琪)
Analysis and Treatment of Magnetic Pole Displacement of Unit 7 in Longtan Hydropower Plant
LIU Feng
(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)
The load rejection test of Unit 7 in Longtan Hydropower Plant is carried out after its governor being transformed. The test finds that most of rotor magnetic pole is shifted. The reason of rotor magnetic pole shift is analyzed, and corresponding repair scheme is developed. Relevant treatment technology of shift are analyzed and some suggestions on the rational operation of unit are also put forward.
load rejection test; magnetic pole key; shift; treatment technology; Longtan Hydropower Plant
2017- 02- 16
刘丰(1979—),男,湖北武汉人,工程师,主要从事水电站机械检修、维护工作.
TK733.1;TM312(267)
B
0559- 9342(2017)04- 0072- 02