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某水電站發(fā)電機結(jié)構(gòu)特點及安裝問題

2019-01-22

　　0　概述
　　某電站機組發(fā)電機部分由上海福伊特水電設(shè)備有限公司設(shè)計制造，為立軸半傘式結(jié)構(gòu)，具有二個導(dǎo)軸承和一個推力軸承，推力軸承和下導(dǎo)軸承支撐在推力機架上，發(fā)電機主軸與水輪機主軸采用法蘭連接。發(fā)電機冷卻采用無風(fēng)扇端部回風(fēng)徑向密閉自循環(huán)冷卻系統(tǒng)。額定容量：400MVA，額定電壓：18kV，額定轉(zhuǎn)速：83.3r/min。發(fā)電機主要由定子、轉(zhuǎn)子、上推力機架與上下導(dǎo)軸承、推力軸承、主軸、空氣冷卻系統(tǒng)、蓋板、高壓油頂起系統(tǒng)和外循環(huán)潤滑系統(tǒng)等組成。整個機組軸系由發(fā)電機上、下導(dǎo)軸承和水輪機水導(dǎo)軸承支撐。

　　1　結(jié)構(gòu)特點簡述
　　總裝配結(jié)構(gòu)見圖1。

　　1.1定子
　　定子主要由定子機座、鐵心和繞組組成。定子鐵心外徑為16970mm，內(nèi)徑為16000mm，高2065mm。定子機座安放在基礎(chǔ)板上，通過偏心銷釘、螺栓使二者結(jié)合定位；通過調(diào)整螺釘調(diào)整定子機座的高程。定子繞組由條式線棒組成，“Y”形連接，4支路并聯(lián)，共有1080根線棒，540槽。所有的線棒接頭及銅環(huán)引出線連接采用銀銅焊，繞組絕緣為IEC或國家標準中規(guī)定的F級絕緣，額定勵磁電流2774A，額定勵磁電壓327V。定子下線全部完成后，對定子分相進行試驗，包括檢測絕緣電阻及吸收比、極化指數(shù)、直流電阻測試以及對繞組的直流耐壓、交流耐壓試驗。

　　1.2轉(zhuǎn)子
　　轉(zhuǎn)子為三段軸結(jié)構(gòu)，由磁極、磁軛、轉(zhuǎn)子支架及轉(zhuǎn)軸等組成。發(fā)電機轉(zhuǎn)子外徑為15954mm，磁軛高度為2435mm，整體轉(zhuǎn)子起吊重量約為900t（不包括平衡梁、起吊軸）。主軸采用20SiMn鍛鋼制成。上端與發(fā)電機轉(zhuǎn)子中心體通過螺栓聯(lián)接，下端法蘭與水輪機主軸聯(lián)接。在安裝場段進行轉(zhuǎn)子支架的組圓焊接、磁軛疊片組裝和磁極掛裝。

　　1.3上機架
　　上機架采用輻射結(jié)構(gòu)，由中心體和12個支臂在工地焊接而成。中心體兼作上導(dǎo)軸承油槽，為鋼板焊接結(jié)構(gòu)。上機架中心體高程通過在上機架支墩增減墊片厚度來調(diào)整，偏差不超過設(shè)計值的±1.5mm，中心體水平偏差不大于0.10mm/m，中心偏差不大于1mm。把緊上機架與上機架支墩的把合螺栓。機組整體盤車合格后，復(fù)測上機架的中心高程和水平。然后鉆鉸上機架與上機架支墩間的銷釘孔。

　　1.4推力機架
　　推力機架由中心體和8個支臂組成。推力機架采用盒型支臂結(jié)構(gòu)，其支臂在現(xiàn)場與中心體通過合縫板把合成一體。水輪機坑內(nèi)環(huán)形吊車的環(huán)形軌道固定在發(fā)電機推力機架上。推力機架吊入機坑前，清掃推力機架安裝基礎(chǔ)，檢查基礎(chǔ)預(yù)埋件混凝土養(yǎng)生期已滿足承重要求。

　　1.5推、導(dǎo)軸承
　　推力軸承：推力瓦采用進口巴氏合金瓦，瓦數(shù)為16塊，采用彈性墊的支撐結(jié)構(gòu)，設(shè)有高壓油頂起裝置。推力軸承的總負荷約為3000t。
　　導(dǎo)軸承：上、下導(dǎo)軸瓦為分塊扇形瓦自調(diào)式結(jié)構(gòu)，上導(dǎo)軸承瓦數(shù)為12塊，下導(dǎo)軸承瓦數(shù)為16塊。導(dǎo)瓦間隙通過斜楔來調(diào)整固定。
　　2　安裝過程中出現(xiàn)的問題
　　2.1下機架與發(fā)電機軸距離設(shè)計不合理
　　目前大型的連軸螺栓均采用液壓拉伸方式，用液壓拉伸器將螺栓拉長，再把緊螺母。由于拉伸工具普遍較重，比較方便的方法是在上部用橋機或手拉葫蘆配合作業(yè)。但該水電站水輪機部分由其它廠制造，設(shè)計聯(lián)絡(luò)工作未考慮該部分安裝的困難，下機架底部與發(fā)電機軸下法蘭之間距離只有0.5m左右，拉伸器無法從上部安裝，不得不從水輪機上法蘭側(cè)倒裝拉伸器，拉伸器安裝和拆卸都極其困難。另一方面上機架上部有1m左右的空間才安裝上蓋板，又造成上部空間的浪費。所以設(shè)計時若做好相關(guān)協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)工作，將發(fā)電機部分整體適當(dāng)向上移動，增加發(fā)電機軸長度，完全可以給安裝和檢修工作提供方便。

　　2.2裸露的線棒端部絕緣盒帶來隱患
　　上海福伊特的定子線棒端部絕緣盒設(shè)計與傳統(tǒng)工藝不同，采用的是開放裸露的絕緣盒結(jié)構(gòu)，通過鉚釘將絕緣盒固定在并頭塊上。這樣的設(shè)計對定子端部的通風(fēng)冷卻是有好處的，但也帶來了風(fēng)險。1#機組發(fā)電不到一個月，空冷器底部的波紋管突然發(fā)生了爆裂噴水情況，大量水汽在循環(huán)風(fēng)的帶動下，從定子底部進入基坑內(nèi)，濺到裸露的并頭塊上，發(fā)生短路現(xiàn)象，造成了機組電氣故障停機，部分線棒端部受損。分析原因主要是發(fā)電機廠家提供的單層不銹鋼波紋管抗振強度不夠，減振、消振性能不好，不具備長期承受定子熱脹冷縮及高頻振動的功能，機組改造時將波紋管全部更換為橡膠膨脹節(jié)。這種絕緣盒的設(shè)計理念很好，但需要提高配套輔助設(shè)備的質(zhì)量，并保證基坑內(nèi)的干凈、清潔。

　　2.3導(dǎo)風(fēng)板內(nèi)外分塊設(shè)計不方便
　　傳統(tǒng)導(dǎo)風(fēng)板設(shè)計時，按圓周分成塊，每塊一端固定在上下機架上，另一端固定橡皮與定子線圈上下?lián)躏L(fēng)圍板形成密閉導(dǎo)風(fēng)空間。龍開口導(dǎo)風(fēng)板除圓周分塊外，又在內(nèi)外兩端分塊，內(nèi)側(cè)為平段，固定在機架上，外側(cè)為弧段，固定在齒壓板上。外側(cè)弧段一方面造成固定螺栓的緊固空間狹窄，扳手難以施展，固定螺栓鎖片也鎖固困難，且部分螺栓被磁極引線遮擋住，只有轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子后才能全部緊固完成，大大降低安裝效率；另一方面使空氣間隙塞規(guī)無法豎直塞入空氣間隙，弧段導(dǎo)風(fēng)板安裝后無法檢測空氣間隙，機組檢修時需要拆卸弧段后才能測量空氣間隙，反復(fù)拆裝極易造成脆弱的導(dǎo)風(fēng)板玻璃鋼部件損壞。

　　2.4上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子位移現(xiàn)象
　　由于上導(dǎo)瓦未使用絕緣結(jié)構(gòu)，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子是兩次熱套加工完成的：首先廠內(nèi)制造時在上端軸內(nèi)側(cè)部件上包裹絕緣層并加工，然后熱套外側(cè)部件；發(fā)運至現(xiàn)場后，熱套滑轉(zhuǎn)子到外側(cè)部件上。5號機組首次啟動試運行瓦溫穩(wěn)定試驗時發(fā)生上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子內(nèi)外部件產(chǎn)生相對周向位移的情況，造成轉(zhuǎn)子引出線與集電環(huán)連接螺栓剪斷。經(jīng)分析主要原因為上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子加裝絕緣層熱套后過盈量未滿足設(shè)計要求造成的，返廠處理后運行情況良好。此次位移現(xiàn)象也側(cè)面反映了制造廠在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理存在不完善的環(huán)節(jié)。

　　3　結(jié)語
　　該水電站機組自發(fā)電以來，總體運行情況良好，振動擺度、軸承和線圈溫度等指標優(yōu)異，通風(fēng)效果良好，體現(xiàn)了制造廠先進的設(shè)計理念和精湛的加工技藝。但從安裝檢修角度考慮，一些細節(jié)位置的設(shè)計仍需要進行優(yōu)化，在設(shè)備部件的設(shè)計、采購、加工等環(huán)節(jié)管控上需要加強。作為安裝單位，更應(yīng)抱著精益求精的態(tài)度，努力提升安裝質(zhì)量，嚴格按精品機組要求進行施工，確保機組長期安全穩(wěn)定運行。

（來源：機電工匠）