厄瓜多尔某电站3#机组振动及噪声原因剖析及处理

仝红丽，李兴邦

(1. 黑龙江哈电多能水电开发有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040；2. 哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

某大型发电设备制造公司生产的厄瓜多尔某电站发电机结构型式为立轴、悬式、全封闭双路自循环空气冷却、三相、凸极同步发电机。定子机座分成4瓣，运到工地后调整组焊成整圆。为了防止运行时，由于电磁振动所产生的噪声及振动造成的硅钢片磁短路现象，厄瓜多尔某电站分瓣定子采用浸胶的涤纶毡结构。

1 技术参数

发电机主要技术参数如下。

额定容量：100 MVA

额定功率：90 MW

额定功率因数：0.9

旋转方向：俯视顺时针

额定电压UN：13.8 kV

额定电流IN：4 183.7 A

额定频率fN：60 Hz

相数m：3

额定转速nN：360 r/min

飞逸转速n：648 r/min

定转子绕组绝缘等级：F

推力负荷：250 T

冷却方式：全空冷

飞轮力矩GD2：≥1 900 tm2

定子可以由若干预先组装的分瓣模块组成，包括机座、铁心和绕组。由于运输条件的限制，当定子直径超过4 m时，就需要分瓣制造，运往工地后再将分瓣定子组合成一个整体。定子铁心叠装的质量直接关系到发电机组的安全稳定运行[1]。

分瓣定子结构的发展经历了两个阶段，第一阶段是合缝处垫绝缘纸结构。定子组合螺栓把紧后，测量机座合缝板及铁心合缝面的接触情况，然后将合缝拆开，根据铁心处间隙大小加入不同厚度的绝缘纸垫。一般加垫厚度应比实际间隙大0.4 mm，即铁心合缝处也应垫入0.4 mm的绝缘纸垫。定子合缝板接触面积应不小于70%，局部间隙不超过0.2 mm，否则应加入金属垫片。按上述要求加入垫片后，将合缝再行组合复测，上下端间隙不大于1 mm[2]。

第二阶段是合缝处垫浸渍绝缘胶的涤纶毡结构。在1983年11月巴西国际大电网会议水轮发电机专业会上，已经提出大型水轮发电机的结构整体化问题。分瓣定子合缝间隙采用环氧涤纶毡适形材料衬垫，代替过去用钢纸衬垫的结构，操作简单，合缝密实牢固，黏结成整体，有效杜绝了合缝铁心振动磨损。

2 3#机组定子噪声及振动情况

厄瓜多尔某电站三台机组投运后，3#发电机定子噪声相比1#机、2#机同部位噪声偏大，且随机组负荷增大、铁心部位温度升高而减小。经对现场定子合缝面螺栓检查预紧力，符合设计要求。3#机定子存在120 Hz高频振动噪声，三台机组定子铁心噪声对比数据见表1。

表1 三台机组定子铁心噪声对比数据

根据DL/T 507—2014《水轮发电机组启动试验规程》[3]6.2.10要求，测量、记录机组各部位振动。额定转速在250～375 r/min，定子铁心部位机座水平振动(转频值)和定子铁心振动(100 Hz双幅极频振动值)均为0.03 mm。

厄瓜多尔某电站3#发电机定子120 Hz振动数据见表2，在40 MW负荷下，定子振动已明显超标。

表2 3号机定子铁心120 Hz振动数据 单位：μm

3 分析问题

根据GB/T 8564—2003《水轮发电机组安装技术规范》[4]9.3.1制造厂内叠片的分瓣定子组合后，应符合下列要求：机座组合缝间隙用0.05 mm塞尺检查，在螺栓及定位销周围不应通过。铁心合缝处按设计要求加垫，加垫后铁心合缝处不应有间隙。

根据制造厂家的水轮发电机定子装配工艺守则[5]：涤纶毡按专用守则进行浸渍绝缘胶，随用随浸。涤纶毡浸渍绝缘胶时，将其浸入配好的胶中，充分浸透，直至无气泡发生，毡条浸透无白色为止。取出毡条，挤出多余的胶，涤纶毡含胶量控制在70%～80%范围内，以轻度挤压不出胶为宜。而后在铁丝网或竹筐中风干备用，适用期60 min。达到用手摸涤纶毡条有湿润感，但不粘手的程度为准。晾干的涤纶毡应尽快使用，当班浸毡当班用完，浸胶涤纶毡如变硬则不可使用。涤纶毡根据图纸配垫在相应部位，根据配垫部位实际情况，调整配垫涤纶毡厚度。

当定子整体加热时，浸胶的涤纶毡适形材料被加热固化，固化好的涤纶毡适形材料和铁心形成一体，有利于发电机的安全运行。

现场查看定子合缝面处，该部位有毛毡垫层，但未起到缓冲作用。毛毡明显蓬松，未浸渍绝缘胶。3#机定子噪声及振动问题的根源在于虽然在铁心合缝处加涤纶毡，但未按厂家要求对涤纶毡浸渍绝缘胶。因定子铁心一体性较差，导致运行时噪声及振动问题的出现。

电磁振动分为两类：即转频振动和极频振动。产生极频振动的原因常见的是分瓣定子合缝间隙大，还有一特征为其振动频率一般为机组频率的两倍。根据厄瓜多尔某电站3#机定子振动的频谱分析，也能分析出是发电机定子铁心合缝处不严引起的振动，这种振动的频率范围为f=120 Hz(二倍频)。

4 解决问题

解决方案如下：

首先，拆下合缝面处的空气冷却器，露出定子铁心合缝处部位，见图1。

图1 拆除空冷器后露出铁心图

其次，用白布蘸酒精将定子机座合缝处铁心外圆表面上的油污清理干净。用φ3 mm铁丝包白布蘸酒精将定子机座铁心合缝处的通风槽清理干净。

再次，通过铁心合缝处通风槽沟用注射器灌51106胶的方式，使原有毛毡浸胶后膨胀，毛毡吸附绝缘胶后固化，达到定子铁心整体刚度进一步增强的目的，从而减小噪声和振动。对定子铁心合缝面进行注胶处理的注胶量约20 kg。

最后，注胶后重新对定子合缝面螺栓进行拧紧。空冷器回装后对合缝面处拉紧螺杆进行重新拉紧。

处理后机组数据如表3所示，3#机定子120 Hz高频振动效果明显改善，机组冷态下最大振动值为12 μm，且各个负荷状态数据偏差不大。机组运行15 h后已处于热态，最大振动仍未超过12 μm，各个位置振动数据基本稳定且均满足合同标准要求，定子振动问题已基本解决。

表3 处理后3号机定子铁心120 Hz振动数据 单位：μm

5 结语

厄瓜多尔某电站3#机定子铁心合缝处经过注胶、拧紧合缝面螺栓、重新拉紧定子铁心螺杆后，定子振动数据有明显改善，并达到正常使用要求。

本文通过对厄瓜多尔某电站3#机定子振动及噪声问题的处理，对原因进行了分析，并提出解决方案。对其它分瓣定子的安装及调试运行，具有一定的参考和借鉴作用。