水輪發(fā)電機(jī)是指以水輪機(jī)為原動(dòng)機(jī)將水能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)。水流經(jīng)過水輪機(jī)時(shí)，將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而輸出。本文主要論述了水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈燒毀原因及安裝處理。

　　《熱力發(fā)電》電力系統(tǒng)核心刊物，雜志由中國(guó)華能集團(tuán)公司、中國(guó)大唐集團(tuán)公司、中國(guó)華電集團(tuán)公司、中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司、中國(guó)電力投資集團(tuán)公司聯(lián)組的西安熱工研究院有限公司與中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)主辦，為國(guó)家熱能動(dòng)力科學(xué)技術(shù)專業(yè)刊物，中國(guó)發(fā)電技術(shù)重要刊物，主要報(bào)道國(guó)內(nèi)熱能動(dòng)力科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)研究和熱力發(fā)電(火力、核能、地?zé)峒捌渌?a href='http://m.anghan.cn/ncny/' target='_blank' class=infotextkey>可再生能源發(fā)電)技術(shù)的開發(fā)利用，包括：化石燃料及其清潔燃燒、熱力設(shè)備及熱力系統(tǒng)、電站輔機(jī)、電站自動(dòng)控制、電廠化學(xué)、電廠金屬材料、電力環(huán)境保護(hù)及綜合利用等 。

　　水輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障會(huì)影響發(fā)電效率，減少水電廠的收益。文章通過實(shí)際檢修案例，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈燒毀的原因進(jìn)行了分析，對(duì)磁極線圈進(jìn)行系統(tǒng)的檢修，從絕緣角度出發(fā)，對(duì)這類事故的預(yù)防措施進(jìn)行了研究。

　　1 檢修工程實(shí)例

　　我廠一共有五臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量為3×12.5MW+2×5MW，其中三臺(tái)主機(jī)、兩臺(tái)副機(jī)。主機(jī)12.5MW，是1969年投運(yùn)的，已經(jīng)經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，設(shè)備絕緣出現(xiàn)了一定程度的老化。在2013年7月，一號(hào)機(jī)組在運(yùn)行中勵(lì)磁系統(tǒng)出現(xiàn)了啟動(dòng)事故停機(jī)流程，一號(hào)機(jī)組上端部產(chǎn)生煙霧，對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)滑塊位置出現(xiàn)了非常多的碳粉，轉(zhuǎn)子進(jìn)入孔平臺(tái)的下方有一塊銅塊被燒壞，1#磁極上端側(cè)的引出線被燒斷的情況。出現(xiàn)事故后安排檢修工作人員對(duì)電站發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢修處理。

　　2 對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極線圈燒毀原因分析

　　按照對(duì)磁極燒損情況和轉(zhuǎn)子吊出檢查狀況分析結(jié)果，磁極把合螺栓預(yù)緊力欠缺是導(dǎo)致這次磁極燒損故障的根本原因。當(dāng)機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，周向力和徑向力是磁極主要受到的力。磁極把合螺栓發(fā)生松動(dòng)情況，直接造成磁軛和磁極之間的周向和徑向力發(fā)生相對(duì)位移，特別是在開停機(jī)過程中，機(jī)組振動(dòng)相對(duì)來講過大，增大了周向和徑向力的相對(duì)位移。為磁軛和磁極之間的相對(duì)位移直接會(huì)使得磁極把合螺母出現(xiàn)縫隙和轉(zhuǎn)子磁極的極間接連片把合螺栓松動(dòng)，減少了有效過流面。又由于磁極本身連接片主要是靠單螺栓進(jìn)行連接，加重了過流情況。

　　轉(zhuǎn)子磁極在這樣的情況下長(zhǎng)期工作，最終會(huì)使得磁極引線片連接片和連接螺栓出現(xiàn)發(fā)熱燒斷現(xiàn)象，融化的銅屑滯留在機(jī)組中，造成了轉(zhuǎn)子磁極燒損事件。此外，由于水電站所處環(huán)境潮濕，常年處于空氣濕度比較大的區(qū)域，當(dāng)一些帶入到鐵心和線圈間隙的油霧混合物受潮以后，加上滑環(huán)散落的碳粉，在機(jī)組轉(zhuǎn)時(shí)帶到線圈和磁極上，會(huì)在磁極鐵心和磁極線圈之間的主絕緣間隙中產(chǎn)生一個(gè)類似于半導(dǎo)體的介質(zhì)，對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣電阻造成了

　　影響。

　　3 對(duì)發(fā)電轉(zhuǎn)子磁極線圈的安裝處理

　　對(duì)機(jī)組實(shí)施處理之前，我廠技術(shù)人員和生產(chǎn)廠家哈爾濱電機(jī)廠進(jìn)行全方面交流商討，燒壞的磁極需要用備用磁極進(jìn)行更換，并且根據(jù)磁極線圈托板和磁軛之間可能會(huì)存在的縫隙，對(duì)磁極進(jìn)行相應(yīng)的處理方案。

　　3.1 磁極解體

　　借用磁極線圈起吊工具對(duì)磁極線圈和鐵芯進(jìn)行分離，同時(shí)完成好對(duì)其的編號(hào)工作，檢查絕緣托板是否損傷和絕緣圍板，檢查鐵芯和線圈之間是否有廢棄物。

　　3.2 對(duì)磁極鐵芯表面絕緣處理

　　認(rèn)真處理干凈磁極鐵芯表面上的油污、銹蝕、灰塵等。根據(jù)裝配圖中對(duì)轉(zhuǎn)子絕緣規(guī)范的相關(guān)要求，涂噴較好的絕緣漆，并且在進(jìn)行噴漆時(shí)，一定要遠(yuǎn)離灰塵滿天飛和有金屬粉末等操作環(huán)境。

　　3.3 磁極對(duì)地絕緣進(jìn)行裝配

　　使用一些較干凈的白布或是沾有丙酮的面紗，對(duì)磁極鐵芯表面上的灰塵進(jìn)行處理。首先裝外托板，對(duì)外托板和磁極鐵芯之間的縫隙進(jìn)行認(rèn)真檢查，然后用加浸膠對(duì)形氈進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，用浸漬室溫固化環(huán)氧膠對(duì)外托板和磁極鐵芯之間的縫隙進(jìn)行填充。

　　3.4 套入磁極線圈

　　利用廠里的壓縮空氣吹干凈鐵芯和線圈，然后把鐵芯、托板和線圈相互配套，使用線圈起吊工具把磁極線圈裝入至鐵芯中，在套入過程中，將線圈和鐵芯兩側(cè)的縫隙調(diào)整相等，最后再落下。對(duì)磁極線圈高度進(jìn)行測(cè)量檢查，若是發(fā)現(xiàn)鐵芯高于線圈，必須將磁極線圈吊出來，然后在外托板和鐵芯之間加入浸膠形氈進(jìn)行調(diào)整，最后在其的下方放入一根1m左右的壓線圈，對(duì)線圈和鐵芯之間的高度差進(jìn)行測(cè)量，控制線圈托板在壓緊狀態(tài)下高出0.2～0.4mm左右。

　　3.5 對(duì)磁極繞組實(shí)施密封

　　針對(duì)線圈和磁極之間的縫隙，根據(jù)絕緣規(guī)范規(guī)定，利用1mm的F級(jí)絕緣高強(qiáng)度剝離布板對(duì)縫隙進(jìn)行填充，使得線圈塞變緊，最后用硅橡膠把磁極線圈和磁極鐵芯之間的縫隙填充上。

　　3.6 磁極掛裝

　　轉(zhuǎn)子磁極螺栓表面污漬用有機(jī)溶劑進(jìn)行清理，可以更好地除去螺栓表面的毛刺或是銹斑等。可以適當(dāng)將磁極鐵芯和托板的高差加墊起來，可以更好地配置毛氈，另外使用加墊浸有793環(huán)氧室溫固化膠的毛氈清理磁軛間與磁極托板之間的縫隙，依照編號(hào)完成對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的掛裝。

　　3.7 磁極螺栓固定

　　分四次對(duì)磁極螺栓增加力矩，加至3000N・m，同時(shí)采用從后到前的順序?qū)α�矩進(jìn)行檢查，一般情況下，機(jī)組需要運(yùn)行一年時(shí)間才可以檢查其的力矩，將其的力矩控制在2300～3400N・m之間。

　　3.8 按照?qǐng)D紙進(jìn)行磁極極間線夾、連接線等的安裝

　　安裝磁極極間的線夾、連接線等一定要按照?qǐng)D紙進(jìn)行，一些損壞了的螺母、墊圈、線夾、螺栓以及阻尼連接片一定要及時(shí)進(jìn)行更換，同時(shí)保證其固件的緊固性。

　　3.9 對(duì)磁極掛裝后的電氣進(jìn)行試驗(yàn)

　　根據(jù)要求對(duì)磁極掛裝后的電氣進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)項(xiàng)目包括直流電阻、交流阻抗、交流耐壓以及絕緣測(cè)試等。同時(shí)將其清理干凈并噴上絕緣漆。

　　4 轉(zhuǎn)子磁極線圈絕緣的處理

　　4.1 對(duì)磁極跟分解部件進(jìn)行絕緣處理

　　將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的所有磁極線圈全部拔下，并吊出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，把磁極的絕緣部位、鐵芯以及線圈全部分解，使用電器清洗液對(duì)每個(gè)部位都進(jìn)行徹底的清洗，同時(shí)檢查和處理好每個(gè)缺陷的部位。由于磁極絕緣部分外側(cè)進(jìn)行檢修噴漆時(shí)沒有將漆皮下存在的污漬徹底處理干凈，這就需要借用一些鋼絲刷等處理工具徹底將襯套的內(nèi)外部分、絕緣墊塊以及磁極鐵芯的污漬和灰塵全部處理干凈。主絕緣墊塊上的一些漆皮渣子等可以使用木工刨鐵和電工刀進(jìn)行處理，當(dāng)絕緣體沒有污漬時(shí)，使用A級(jí)絕緣漆對(duì)上下絕緣托板和內(nèi)襯套進(jìn)行噴漆，這樣做可以對(duì)主絕緣體起到防潮和增強(qiáng)的作用。 　　4.2 絕緣處理磁極線圈

　　采用電器清洗液對(duì)磁極線圈中的磁極鐵芯進(jìn)行徹底處理，同時(shí)對(duì)各項(xiàng)電氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，待實(shí)驗(yàn)合格后，在磁極線圈的外側(cè)和內(nèi)側(cè)涂刷A級(jí)絕緣漆，以此來加強(qiáng)線圈的絕緣性，如圖1所示：

　　4.3 絕緣處理鐵芯主絕緣和磁極線圈之間的縫隙

　　在進(jìn)行磁極組裝作業(yè)之前，一定要檢查磁極絕緣性、分解清洗磁極和加強(qiáng)絕緣性;為了確保磁極線圈組裝后的質(zhì)量效果，在作業(yè)操作前一定要將工作現(xiàn)場(chǎng)清洗干凈。組裝過程中，一定要將鐵芯和線圈之間的絕緣襯套放置合適，若絕緣套有開口，可使用羅納星膠將其粘緊，讓絕緣套沿著鐵芯成閉合狀;在絕緣墊塊接頭處也可以使用羅納星膠對(duì)鉚釘位置噴漆;把磁極線圈底側(cè)的絕緣板套放置在鐵芯上，在襯套和絕緣套的縫隙中均涂抹羅納星玻璃膠;靠近內(nèi)側(cè)位置可以多涂抹涂漆，目的是為了其的保密性;絕緣內(nèi)側(cè)也可以適當(dāng)?shù)囟嗤科幔�保證其密封效果;利用專用操作工具將線圈吊起，對(duì)下方檢查過關(guān)之后，慢慢把磁極線圈吊放在合適的位置，然后在線圈上端的位置和絕緣處沿著外延一周涂抹羅納星膠;絕緣墊塊間的縫隙要使用羅納星膠進(jìn)行涂抹，保證其的表面平整光滑、涂抹均勻;放磁極線圈的位置放置絕緣墊塊，然后利用木榔頭將其敲打到合適位置，磁極線圈前后兩端間的縫隙內(nèi)采用絕緣墊片塞滿。利用以上的方式處理發(fā)電機(jī)磁極，可以滿足磁極會(huì)裝時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)子的圓度和磁極鍵的打入要求，同時(shí)也可以確保粉塵和灰塵進(jìn)入不來線圈內(nèi)部，因而磁極線圈不會(huì)因?yàn)榉蹓m和灰塵受潮而出現(xiàn)前面提到的情況，解決掉了線圈對(duì)主絕緣缺陷問題;處理干凈磁極線圈，并將絕緣墊塊間存在的余膠處理干凈。

　　4.4 磁極線圈烘干的采用方法

　　我廠在大修時(shí)常規(guī)的處理轉(zhuǎn)子絕緣的方法是采用直流電源加熱法。在轉(zhuǎn)子線圈利用廠房的直流電焊機(jī)，通以直流電流加熱至75℃～80℃，轉(zhuǎn)子干燥電流控制在140～160A之后。烘干時(shí)禁止轉(zhuǎn)子鐵芯的溫度高于85℃。

　　5 預(yù)防措施

　　在對(duì)一號(hào)機(jī)組存在的問題進(jìn)行分析和處理后，已經(jīng)安全運(yùn)行兩年左右，檢查其他組磁極螺栓的緊固情況，也沒有遇到螺栓松動(dòng)的情況。逐個(gè)對(duì)磁極進(jìn)行了絕緣處理，要求單個(gè)磁極的絕緣要保持在500MΩ以上，從原來停機(jī)檢修狀態(tài)下0.1MΩ升到了1MΩ，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子沒有再出現(xiàn)“半導(dǎo)體”的情況。此外，針對(duì)此次故障，我廠還制定了詳細(xì)的預(yù)防措施：(1)定期對(duì)磁極進(jìn)行檢查，觀察磁極連接片和阻尼環(huán)片是否存在移位、螺栓螺母焊縫是否存在裂紋;(2)在進(jìn)行年度檢修時(shí)，安排專人特別對(duì)螺栓的預(yù)緊力進(jìn)行檢查，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的磁極合螺栓松動(dòng)的情況要立即進(jìn)行處理，并對(duì)磁極把合螺栓力矩的變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié);(3)在進(jìn)行磁極螺栓的把合時(shí)，要提高工藝管理力度，使用準(zhǔn)確計(jì)量把合力矩的工具對(duì)把合進(jìn)行預(yù)緊，在進(jìn)行預(yù)緊的過程中，要按照從中間向兩側(cè)的順序逐漸提高磁極螺栓力矩;(4)要使用專門的扭力扳手作為檢查磁極把合螺栓預(yù)緊力的工具;(5)在進(jìn)行年度檢修時(shí)，要特別做好發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的預(yù)防性的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有異常數(shù)據(jù)的變動(dòng)即時(shí)處理，杜絕此類故障的發(fā)生。

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