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????? 國產200MW 氫冷發(fā)電機轉子護環(huán)裂紋原因淺析及預防對策

????? 作者：薛豐

????? 摘要：從材質、運行環(huán)境、檢修工藝等多個方面對國產200MW 氫冷發(fā)電機
轉子護環(huán)產生裂紋的原因進行了分析，并據此提出了相應的預防對策，對預防轉
子護環(huán)裂紋的產生和擴大以及提高機組運行的安全可靠性，都具有重要的意義。

????? 關鍵詞：護環(huán)　裂紋　分析　防范1 　前言我廠#5——#8四臺200MW 汽輪
發(fā)電機，均為四川東方電機廠生產，分別于一九八五年至一九八七年間投入生產
運行。這四臺機組都是采用水- 氫- 氫的冷卻方式，即發(fā)電機定子線圈采用冷卻
水冷卻，定子鐵芯及轉子采用氫氣進行冷卻，工作中的冷卻氫氣額定運行參數如
下：工作氫壓為0.3MPa，冷卻氫氣用量為35m3/s，氫氣純度要求不小于96% ，氫
氣濕度要求在0. 3MPa 下不大于10g/ m3 ，進風溫度要求35~40 攝氏度，機內充
氣容積為83 m3.二零零零年一月，我廠進行八號發(fā)電機組大修，在抽出發(fā)電機轉
子，扒下轉子兩側大護環(huán)進行金屬探傷時，發(fā)現勵側護環(huán)鍵槽內有細小裂紋五處，
其中兩處用角磨機打磨掉20mm后，裂紋依然未能磨掉，而護環(huán)鍵槽壁厚僅45mm，
只好更換一個新護環(huán)。二零零一年四月，我廠進行五號發(fā)電機的大修工作時，又
一次發(fā)現同樣的問題，此次在轉子勵側大護環(huán)上更是發(fā)現七處裂紋，其中一處打
磨掉25mm后，裂紋依舊清晰可見，再次更換一個新護環(huán)。這兩次均因臨時決定購
買，不但影響了檢修工期，且多支出檢修費用計六十余萬元，增加了檢修的成本。
這些情況都給我們的檢修工作帶來較大的影響，造成工作被動。因此，探尋發(fā)電
機轉子護環(huán)裂紋產生的原因，進而作好預防措施，對我們的安全生產就顯得非常
必要。那么，護環(huán)裂紋的產生主要是由于哪些方面的原因呢？

????? 2 　產生裂紋的原因分析造成護環(huán)產生裂紋的原因是多方面的，詳細分析
起來主要因素有以下幾個方面：2.1 　護環(huán)材質不好，使其易產生裂紋發(fā)電機轉
子在運行中處于高速旋轉的狀態(tài)，護環(huán)則要承受極大的電磁力及旋轉離心力的作
用，再加上護環(huán)的運行環(huán)境是長期處于高溫、潮濕，極易造成護環(huán)裂紋的產生，
因而對護環(huán)的機械強度及韌性都要求比較高。我們的機組全部使用的是18Mn5Cr
奧氏體鋼材質的護環(huán)，因為專業(yè)知識的限制，我對這種材質的性能并不太了解，
但是根據一些資料的介紹來看，這種材質的鋼在相對濕度大于50% 的潮濕環(huán)境中，
其抗應力腐蝕性能變差，顯然不能完全滿足安全生產上的要求，目前這種材質的
護環(huán)已經處于逐步淘汰的階段。

????? 2.2 　機內氫氣濕度太大氫氣濕度太大，對護環(huán)造成的影響是很大的。我
們的機組，由于存在著密封油向機內滲漏的現象，而油中又含有大量的水份，造
成發(fā)電機內的濕度很大，護環(huán)的運行環(huán)境惡劣，對護環(huán)的金屬性能產生一定的影
響，促使了裂紋的產生和擴大。

????? 2.3 　套、扒護環(huán)時的加熱方法不當目前，我們在進行轉子護環(huán)的套、扒
工作時，一般均采用氣焊加熱的方法，判斷加熱溫度是否足夠，也是利用敲擊聽
聲音變化、錫條能否熔化等方法來進行判斷，這種方法完全是由人工操作，并且
更多的是依靠經驗判斷，因此，外界的干擾因素也就比較多。加熱溫度不均勻，
長時間的在一點進行加熱，操作不熟練，溫度控制不當，套、扒護環(huán)的專用工具
使用方法不當，經驗比較欠缺等等，任何一點不利的因素，不僅造成了我們工作
難度的增大，而且能使護環(huán)原有的裂紋擴大，對護環(huán)造成較大的損害。

????? 2.4 　對護環(huán)的加熱次數太多環(huán)狀的金屬物體，都具有一個共性，就是每
一次加熱后，在冷卻時，其徑向都會有微小的收縮。我們每扒、套一次，就要對
護環(huán)進行兩次加熱，護環(huán)內徑比上一次有所收縮，造成護環(huán)與轉子本體結合應力
增大，增加了下次扒的難度，下次就必須加熱到比上次更高的溫度，如此形成一
個惡性的循環(huán)，對套、扒護環(huán)的加熱溫度要求會越來越高，對護環(huán)造成的損害也
是顯而易見的。

????? 3 　制定相應的防范措施既然我們已經分析出導致護環(huán)產生裂紋的幾個因
素，我們就可以從這幾個方面入手，制定出相應的對策。

????? 3.1 　將備用護環(huán)更換為新型材質的護環(huán)據有關資料介紹，目前國內外的
電機制造廠家已在采用18Mn18Cr材質的護環(huán)替代原18Mn5Cr 奧氏體鋼材質的護環(huán)，
這種18Mn18Cr材質，不論是在機械強度、硬度還是在韌性方面，都要比18Mn5Cr
奧氏體鋼材質更適合于作為制造發(fā)電機轉子護環(huán)的材料，也使機組運行的安全可
靠性上了一個新臺階。幾年來，在裝設18Mn18Cr鋼護環(huán)的發(fā)電機中，未曾看到有
因應力腐蝕而造成護環(huán)裂損的報到。實踐證明，這種材質應用于發(fā)電機護環(huán)上是
成功的。

????? 3.2 　加裝氫氣去濕干燥器；進行密封油系統的改造從一九九八年六月，
我廠制氫站分子篩干燥器投入運行，隨后在我廠這四臺200MW 發(fā)電機組的大修過
程中，陸續(xù)給其加裝了氫氣去濕裝置及冷凝式氫氣干燥器，使機內氫氣濕度由11
－12g /m3 下降到8.5 g /m3 ，達到標準要求。另外，在結合發(fā)電機組增容改造
過程中，對發(fā)電機密封油系統進行改造，使空、氫側密封油壓分開控制；對汽輪
機密封系統改造，實現了運行中汽封供、泄汽的自動調整，保證汽封母管壓力能
維持在0.020-0.035MPa（表壓），減少了透平油的含水量；加裝油水分離機在線
運行，減少潤滑油中水份含量。所有的這些工作，使我廠的發(fā)電機氫氣濕度超標
治理工作取得了較大的成效，不僅延長了護環(huán)的使用壽命，對發(fā)電機定子、轉子
線圈絕緣也非常的有利。

????? 3.3 　加強技術培訓，采用正確的加熱方法首先，加熱過程中必須嚴格控
制加熱溫度。加熱溫度不夠將增加拆、裝的難度，溫度過高會影響材質的金屬特
性。因此，對溫度的控制應當盡量準確一些，應盡量使用紅外線測溫儀對加熱溫
度進行控制。加熱溫度△t 由下面的公式求出：△t = △d ，△d = δmax + △
δd β式中：δmax = 轉子本體嵌裝面直徑 -護環(huán)嵌裝面直徑△δ- 熱套余量β
- 材料膨脹系數d - 轉子本體嵌裝面直徑其次，加熱過程中應注意絕對不允許將
焊把停留在一點加熱，防止護環(huán)局部過熱變色；加熱時盡量利用中火焰加熱；在
劃分烤區(qū)時，下部的烤區(qū)要大一些，因為熱量向上散發(fā)；當表面溫度接近要求時，
火力應迅速集中到嵌裝面處；工作場所應盡量減少空氣流動，防止停止加熱時護
環(huán)溫度下降太快。護環(huán)扒下后，應作好保溫措施，用石棉布將其裹住，使其自然
冷卻，防止因熱冷不均而使其變形。

????? 另外，加強對職工的技能培訓，使職工掌握套、扒護環(huán)的正確方法，會熟
練使用套、扒護環(huán)的專用工具，在工作中做到配合默契，有條不齋，這不但能提
高工作效率，還能減小對護環(huán)的損傷，并能保證工作人員不被灼傷。

????? 3.4 　制定科學的檢修計劃，盡量減少扒護環(huán)的次數。

????? 每次將護環(huán)的加熱過程，對護環(huán)都是一種很大的損傷。因此，我們應制定
出科學的檢修計劃，在檢修中完善試驗方法，充分依據轉子的各項電氣試驗數據
及金屬探傷試驗報告，做出事實求是的分析，盡量減少扒護環(huán)的次數。

????? 4 　遺留問題在分析護環(huán)裂紋問題的過程中，我們發(fā)現兩個有裂紋的護環(huán)
均是勵側護環(huán)，汽側護環(huán)完好無缺，這是一種巧合呢，還是因為發(fā)電機結構及電
磁力對護環(huán)的影響造成裂紋的產生？由于自身知識的局限性，目前尚無法做出定
論，希望能得到相關方面專家的進一步指點。

????? 5 　結束語國產200MW 氫冷發(fā)電機轉子護環(huán)裂紋產生的原因，是一個非常
復雜的問題，牽涉到電氣、汽機、化學、金屬材料等多個專業(yè)，要對其作出全面、
細致的分析，并不是一件容易的事情，要做好全面的預防措施，也需要多個專業(yè)
的密切配合和共同攻關方能奏效。但隨著對機組現代化改造的進一步加大，隨著
高新技術、設備在運行監(jiān)控和檢修過程中的應用，隨著檢修工藝水平的進一步提
高，我們對各個環(huán)節(jié)的處理會越來越完善，這個問題將得到逐步的解決，機組運
行的安全可靠性也將越來越高。

????? [ 參考文獻] [1] 趙庶佳《電機檢修及維護判斷》[2] 洪鼎華《氫冷發(fā)電
機氫氣濕度超標治》