论文部分内容阅读
【摘要】本文对哈尔滨电机厂600MW等级发电机近几年出现的三类典型问题：定子绕组端部磨损，转子绕组匝间短路、接地和漏氢原因进行了分析，结合问题处理过程总结了经验。从发电机制造工艺流程及制造过程监理重点制定出有针对性的防范措施，对已投产的发电机提出检修建议，以期提高发电机运行的安全可靠性。
【关键词】定子绕组 转子绕组 磨损 匝间短路 漏氢
近年来，随着大唐集团公司系统内在装哈尔滨电机厂（简称“哈电”）600MW等级发电机数量不断增多，这些产品在安装阶段和运行中出现了一些质量问题，同时借鉴哈电同类型发电机在国内其他电厂的运行情况，现将问题总结如下：定子绕组端部磨损造成接地、匝间短路，转子绕组接地、匝间绝缘短路及发电机漏氢问题最为突出。
1.常见问题分析
（1）发电机定子绕组端部磨损，严重时造成绕组接地或匝间短路。定子匝间短路问题一直是哈电发电机产品的常见问题。在国内多个电厂机组中均有发生，其主要原因为端部拉紧楔系统松动和槽口绝缘垫条松动，导致绝缘拉杆（或绝缘垫块、绝缘鞍块、绝缘垫圈等）磨损线圈，造成定子绕组对地或匝间短路。比如2010年上半年豫南某厂#4发电机小修中发现定子绕组端部拉紧楔系统多处松动，造成线圈磨损，经现场检查、与哈电技术人员确认：绝缘拉紧楔与绝缘鞍块以及拉紧楔与绑环接触不好（接触面积过小或存在线接触、点接触情况），间隙过大（甚至还有部分拉紧螺杆上的绝缘垫圈未进行浸胶固化处理），机组运行时在温度和振动的作用下，楔块发生位移，蝶形弹簧垫圈的预应力释放，造成拉紧楔松动并持续恶化，发展成绝缘垫圈磨损拉紧楔螺杆，最终造成螺杆被磨断，拉紧楔脱落又磨损线棒端部主绝缘。
（2）发电机转子绕组接地、匝间短路。转子匝间短路问题同样是哈电发电机产品的常见问题。在国内多家电厂机组中均有发生，而诱发匝间短路的原因有多种，根据转子损坏的部位和现象认为事故是由线圈处引发并产生弧光，烧损护环绝缘导致转子绕组接地。用磁铁对熔化的金属进行检查，发现其中有铁磁物质，所以初步推断有金属异物遗留或落入护环下，引起4，5号线圈之间产生弧光烧损护环绝缘，从而导致转子绕组接地。当然，也不排除护环绝缘瓦存在质量问题。
（3）发电机漏氢。①2007年1月，湖北某厂#5发电机在中速暖机过程中发现大量漏氢。停机后检查发现：#1极转子引线与螺钉连接处折断。转子#1极的导电螺钉、引线与螺钉连接处上、下部分、导电螺钉的铜背帽飞出。飞出的导电螺钉、引线连接处上半部分、铜背帽落在发电机固定主引线的绝缘夹板上面，引线连接处下半部分落入出线盒内。引线连接处上半部分撕裂并严重变形，引线连接处下半部分出现严重变形但未撕裂；导电螺钉的铜背帽变形；转子#1极密封部件完好，尚未飞出；#1极导电杆螺纹正常。分析表明该事故是由于1#引线螺钉与1#导电杆装配质量不良及不合格品处置过程控制不当，导致1#引线螺钉螺纹与1#导电杆螺纹配合（啮合）失效，造成1#引线螺钉运行中松脱、飞逸事故。②豫北某厂#2发电机在投运1年后，C相定子引出线导电杆（铜管）与绝缘引水管（不锈钢管）的接缝处产生裂纹，造成氢气漏入水中，从06年1月10日开始漏氢与日剧增，十余天内漏氢量达33m3/d，被迫停机，严重影响了机组的安全运行。制造厂紧急调运一根引线进行更换抢修。事故原因是两种不同材质的对接焊缝质量差，拆下后发现银焊不均匀且焊层较薄，虽通过了水压和气密检验，但未能及早发现质量缺陷。
2.问题解决及对策
通过对以上出现的质量问题进行总结和分析，认为造成这些质量问题的原因可以归纳以下几点：①在产品设计、工艺和检验手段等方面需要改进；②产品部件加工精度不够，一些工艺操作没有按照相关标准执行；③产品质量控制不当和质保体系没有有效运作；④发电机出厂试验具有一定的局限性。为解决和预防上述的质量问题，首先是发电机在制造过程中需采取相应的措施，其次是已投产的发电机在日常运行和检修过程中应重点检查、试验的项目。
（1）具体制造过程中的对策：
①针对定子绕组端部磨损问题。优化定子绕组端部可调绑环拉紧系统装配方案，在工艺控制环节中增加对拉紧楔与绝缘鞍块、拉紧楔与绑环接触面积的检查，明确了检查这两处配合间隙的方法和标准；改进了拉紧楔安装的部分工艺，如要求“安装拉紧楔时，要在螺杆螺纹、绝缘垫圈接触面部位涂抹石蜡，预装螺母，之后拆下螺母，重新在螺杆螺纹部位涂抹石蜡，然后正式安装，拉紧楔到位后应检查其位置是否正确、到位”等。
②针对转子匝间短路问题。在提高发电机转子制造质量，转子动态匝间短路试验一次交检合格率方面哈电采取了转子线圈匝间垫条烘压工艺改为烘焙工艺，提高匝间垫条粘接质量；转子线圈绝缘垫条由先粘后冲改为先冲后粘，避免二次毛刺的产生；改造喷砂装置，实现清理转子线圈毛刺由人工和喷砂相结合，提高清理质量；转子线圈匝间短路试验仪研制并使用，避免短路产品转入下序；对易发生转子匝间短路的部位设专人进行把关，做好序间记录，精细操作责任落实到人；通过位伸和弯曲试验，定期抽检转子线圈焊口焊接情况，确保焊接质量。
③针对发电机漏氢问题。对并联环、水接头、波纹补偿器等多次发生泄漏的部件，更新工艺方法，采用中频焊接并增加了探伤检查。对操作人员进行了取证培训。更新了冷却器设计，解决其本身的振动问题。并对发生泄漏事故的机组全部更换了改进后的冷却器。针对引线螺钉发生的漏氢问题，目前已加强了材料性能复检工作，完善了气密试验。加强对引线螺钉与导电杆预装配、拉伸试验及装配过程的质量控制，避免出现乱丝（乱扣）现象、无法拆卸现象及螺纹研伤。
（2）已投运发电机现场对策：
①新投产的发电机第一次大修，应把投产以来暴露的缺陷全部消除并有针对性的重点检查同型号机组发生过的缺陷是否也存在同样的隐患。建议新投产的发电机投产一年左右（实际运行时间达一年）进行抽转子检查。重点检查定子端部绝缘情况，定子结构件、槽楔松动情况，铁芯紧固情况（铁芯定位筋螺杆及穿心螺杆的预紧力），转子导电杆、导电螺钉部位紧固情况、结构和绝缘完整情况等，并全面检查校验测量系统。检查转子引线槽楔下垫条，防止垫条断裂造成转子绕组接地。检查转子引线与线圈连接处是否开焊。
②根据设备运行实际情况，机组小修时除进行规程要求的预试项目外有针对性增加个别项目，如转子绕组直流电阻或内冷水分、支路流量试验等。
③从发生定子绕组端部磨损的多台发电机检查情况来看，发生端部磨损前通过常规的电气试验也基本无法进行有效的检测，而且大部分发电机端部振形模态试验结论也符合DL/T735-2000《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定》要求，因此，切不可因为发电机各项预试数据正常（特别是振形模态试验合格）而忽视定子绕组端部磨损这一常见故障。
总之，本文通过对哈尔滨电机厂生产的600MW等级发电机几年来出现的三类典型问题：定子绕组端部磨损，转子绕组匝间短路、接地，漏氢问题产生原因的分析，結合问题处理过程总结经验，从发电机制造工艺流程及制造过程质量监督重点制定出有针对性的防范措施，对已投产的发电机提出检修建议，以期提高发电机的安全可靠性。
【关键词】定子绕组 转子绕组 磨损 匝间短路 漏氢
近年来，随着大唐集团公司系统内在装哈尔滨电机厂（简称“哈电”）600MW等级发电机数量不断增多，这些产品在安装阶段和运行中出现了一些质量问题，同时借鉴哈电同类型发电机在国内其他电厂的运行情况，现将问题总结如下：定子绕组端部磨损造成接地、匝间短路，转子绕组接地、匝间绝缘短路及发电机漏氢问题最为突出。
1.常见问题分析
（1）发电机定子绕组端部磨损，严重时造成绕组接地或匝间短路。定子匝间短路问题一直是哈电发电机产品的常见问题。在国内多个电厂机组中均有发生，其主要原因为端部拉紧楔系统松动和槽口绝缘垫条松动，导致绝缘拉杆（或绝缘垫块、绝缘鞍块、绝缘垫圈等）磨损线圈，造成定子绕组对地或匝间短路。比如2010年上半年豫南某厂#4发电机小修中发现定子绕组端部拉紧楔系统多处松动，造成线圈磨损，经现场检查、与哈电技术人员确认：绝缘拉紧楔与绝缘鞍块以及拉紧楔与绑环接触不好（接触面积过小或存在线接触、点接触情况），间隙过大（甚至还有部分拉紧螺杆上的绝缘垫圈未进行浸胶固化处理），机组运行时在温度和振动的作用下，楔块发生位移，蝶形弹簧垫圈的预应力释放，造成拉紧楔松动并持续恶化，发展成绝缘垫圈磨损拉紧楔螺杆，最终造成螺杆被磨断，拉紧楔脱落又磨损线棒端部主绝缘。
（2）发电机转子绕组接地、匝间短路。转子匝间短路问题同样是哈电发电机产品的常见问题。在国内多家电厂机组中均有发生，而诱发匝间短路的原因有多种，根据转子损坏的部位和现象认为事故是由线圈处引发并产生弧光，烧损护环绝缘导致转子绕组接地。用磁铁对熔化的金属进行检查，发现其中有铁磁物质，所以初步推断有金属异物遗留或落入护环下，引起4，5号线圈之间产生弧光烧损护环绝缘，从而导致转子绕组接地。当然，也不排除护环绝缘瓦存在质量问题。
（3）发电机漏氢。①2007年1月，湖北某厂#5发电机在中速暖机过程中发现大量漏氢。停机后检查发现：#1极转子引线与螺钉连接处折断。转子#1极的导电螺钉、引线与螺钉连接处上、下部分、导电螺钉的铜背帽飞出。飞出的导电螺钉、引线连接处上半部分、铜背帽落在发电机固定主引线的绝缘夹板上面，引线连接处下半部分落入出线盒内。引线连接处上半部分撕裂并严重变形，引线连接处下半部分出现严重变形但未撕裂；导电螺钉的铜背帽变形；转子#1极密封部件完好，尚未飞出；#1极导电杆螺纹正常。分析表明该事故是由于1#引线螺钉与1#导电杆装配质量不良及不合格品处置过程控制不当，导致1#引线螺钉螺纹与1#导电杆螺纹配合（啮合）失效，造成1#引线螺钉运行中松脱、飞逸事故。②豫北某厂#2发电机在投运1年后，C相定子引出线导电杆（铜管）与绝缘引水管（不锈钢管）的接缝处产生裂纹，造成氢气漏入水中，从06年1月10日开始漏氢与日剧增，十余天内漏氢量达33m3/d，被迫停机，严重影响了机组的安全运行。制造厂紧急调运一根引线进行更换抢修。事故原因是两种不同材质的对接焊缝质量差，拆下后发现银焊不均匀且焊层较薄，虽通过了水压和气密检验，但未能及早发现质量缺陷。
2.问题解决及对策
通过对以上出现的质量问题进行总结和分析，认为造成这些质量问题的原因可以归纳以下几点：①在产品设计、工艺和检验手段等方面需要改进；②产品部件加工精度不够，一些工艺操作没有按照相关标准执行；③产品质量控制不当和质保体系没有有效运作；④发电机出厂试验具有一定的局限性。为解决和预防上述的质量问题，首先是发电机在制造过程中需采取相应的措施，其次是已投产的发电机在日常运行和检修过程中应重点检查、试验的项目。
（1）具体制造过程中的对策：
①针对定子绕组端部磨损问题。优化定子绕组端部可调绑环拉紧系统装配方案，在工艺控制环节中增加对拉紧楔与绝缘鞍块、拉紧楔与绑环接触面积的检查，明确了检查这两处配合间隙的方法和标准；改进了拉紧楔安装的部分工艺，如要求“安装拉紧楔时，要在螺杆螺纹、绝缘垫圈接触面部位涂抹石蜡，预装螺母，之后拆下螺母，重新在螺杆螺纹部位涂抹石蜡，然后正式安装，拉紧楔到位后应检查其位置是否正确、到位”等。
②针对转子匝间短路问题。在提高发电机转子制造质量，转子动态匝间短路试验一次交检合格率方面哈电采取了转子线圈匝间垫条烘压工艺改为烘焙工艺，提高匝间垫条粘接质量；转子线圈绝缘垫条由先粘后冲改为先冲后粘，避免二次毛刺的产生；改造喷砂装置，实现清理转子线圈毛刺由人工和喷砂相结合，提高清理质量；转子线圈匝间短路试验仪研制并使用，避免短路产品转入下序；对易发生转子匝间短路的部位设专人进行把关，做好序间记录，精细操作责任落实到人；通过位伸和弯曲试验，定期抽检转子线圈焊口焊接情况，确保焊接质量。
③针对发电机漏氢问题。对并联环、水接头、波纹补偿器等多次发生泄漏的部件，更新工艺方法，采用中频焊接并增加了探伤检查。对操作人员进行了取证培训。更新了冷却器设计，解决其本身的振动问题。并对发生泄漏事故的机组全部更换了改进后的冷却器。针对引线螺钉发生的漏氢问题，目前已加强了材料性能复检工作，完善了气密试验。加强对引线螺钉与导电杆预装配、拉伸试验及装配过程的质量控制，避免出现乱丝（乱扣）现象、无法拆卸现象及螺纹研伤。
（2）已投运发电机现场对策：
①新投产的发电机第一次大修，应把投产以来暴露的缺陷全部消除并有针对性的重点检查同型号机组发生过的缺陷是否也存在同样的隐患。建议新投产的发电机投产一年左右（实际运行时间达一年）进行抽转子检查。重点检查定子端部绝缘情况，定子结构件、槽楔松动情况，铁芯紧固情况（铁芯定位筋螺杆及穿心螺杆的预紧力），转子导电杆、导电螺钉部位紧固情况、结构和绝缘完整情况等，并全面检查校验测量系统。检查转子引线槽楔下垫条，防止垫条断裂造成转子绕组接地。检查转子引线与线圈连接处是否开焊。
②根据设备运行实际情况，机组小修时除进行规程要求的预试项目外有针对性增加个别项目，如转子绕组直流电阻或内冷水分、支路流量试验等。
③从发生定子绕组端部磨损的多台发电机检查情况来看，发生端部磨损前通过常规的电气试验也基本无法进行有效的检测，而且大部分发电机端部振形模态试验结论也符合DL/T735-2000《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量及评定》要求，因此，切不可因为发电机各项预试数据正常（特别是振形模态试验合格）而忽视定子绕组端部磨损这一常见故障。
总之，本文通过对哈尔滨电机厂生产的600MW等级发电机几年来出现的三类典型问题：定子绕组端部磨损，转子绕组匝间短路、接地，漏氢问题产生原因的分析，結合问题处理过程总结经验，从发电机制造工艺流程及制造过程质量监督重点制定出有针对性的防范措施，对已投产的发电机提出检修建议，以期提高发电机的安全可靠性。