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????? 國(guó)產(chǎn)200MW 氫冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)裂紋原因淺析及預(yù)防對(duì)策

????? 作者：薛豐

????? 摘要：從材質(zhì)、運(yùn)行環(huán)境、檢修工藝等多個(gè)方面對(duì)國(guó)產(chǎn)200MW 氫冷發(fā)電機(jī)
轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)產(chǎn)生裂紋的原因進(jìn)行了分析，并據(jù)此提出了相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策，對(duì)預(yù)防轉(zhuǎn)
子護(hù)環(huán)裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)大以及提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，都具有重要的意義。

????? 關(guān)鍵詞：護(hù)環(huán)　裂紋　分析　防范1 　前言我廠#5——#8四臺(tái)200MW 汽輪
發(fā)電機(jī)，均為四川東方電機(jī)廠生產(chǎn)，分別于一九八五年至一九八七年間投入生產(chǎn)
運(yùn)行。這四臺(tái)機(jī)組都是采用水- 氫- 氫的冷卻方式，即發(fā)電機(jī)定子線圈采用冷卻
水冷卻，定子鐵芯及轉(zhuǎn)子采用氫氣進(jìn)行冷卻，工作中的冷卻氫氣額定運(yùn)行參數(shù)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(jìn)風(fēng)溫度要求35~40 攝氏度，機(jī)內(nèi)充
氣容積為83 m3.二零零零年一月，我廠進(jìn)行八號(hào)發(fā)電機(jī)組大修，在抽出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)
子，扒下轉(zhuǎn)子兩側(cè)大護(hù)環(huán)進(jìn)行金屬探傷時(shí)，發(fā)現(xiàn)勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)鍵槽內(nèi)有細(xì)小裂紋五處，
其中兩處用角磨機(jī)打磨掉20mm后，裂紋依然未能磨掉，而護(hù)環(huán)鍵槽壁厚僅45mm，
只好更換一個(gè)新護(hù)環(huán)。二零零一年四月，我廠進(jìn)行五號(hào)發(fā)電機(jī)的大修工作時(shí)，又
一次發(fā)現(xiàn)同樣的問(wèn)題，此次在轉(zhuǎn)子勵(lì)側(cè)大護(hù)環(huán)上更是發(fā)現(xiàn)七處裂紋，其中一處打
磨掉25mm后，裂紋依舊清晰可見(jiàn)，再次更換一個(gè)新護(hù)環(huán)。這兩次均因臨時(shí)決定購(gòu)
買(mǎi)，不但影響了檢修工期，且多支出檢修費(fèi)用計(jì)六十余萬(wàn)元，增加了檢修的成本。
這些情況都給我們的檢修工作帶來(lái)較大的影響，造成工作被動(dòng)。因此，探尋發(fā)電
機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)裂紋產(chǎn)生的原因，進(jìn)而作好預(yù)防措施，對(duì)我們的安全生產(chǎn)就顯得非常
必要。那么，護(hù)環(huán)裂紋的產(chǎn)生主要是由于哪些方面的原因呢？

????? 2 　產(chǎn)生裂紋的原因分析造成護(hù)環(huán)產(chǎn)生裂紋的原因是多方面的，詳細(xì)分析
起來(lái)主要因素有以下幾個(gè)方面：2.1 　護(hù)環(huán)材質(zhì)不好，使其易產(chǎn)生裂紋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)
子在運(yùn)行中處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，護(hù)環(huán)則要承受極大的電磁力及旋轉(zhuǎn)離心力的作
用，再加上護(hù)環(huán)的運(yùn)行環(huán)境是長(zhǎng)期處于高溫、潮濕，極易造成護(hù)環(huán)裂紋的產(chǎn)生，
因而對(duì)護(hù)環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度及韌性都要求比較高。我們的機(jī)組全部使用的是18Mn5Cr
奧氏體鋼材質(zhì)的護(hù)環(huán)，因?yàn)閷?zhuān)業(yè)知識(shí)的限制，我對(duì)這種材質(zhì)的性能并不太了解，
但是根據(jù)一些資料的介紹來(lái)看，這種材質(zhì)的鋼在相對(duì)濕度大于50% 的潮濕環(huán)境中，
其抗應(yīng)力腐蝕性能變差，顯然不能完全滿足安全生產(chǎn)上的要求，目前這種材質(zhì)的
護(hù)環(huán)已經(jīng)處于逐步淘汰的階段。

????? 2.2 　機(jī)內(nèi)氫氣濕度太大氫氣濕度太大，對(duì)護(hù)環(huán)造成的影響是很大的。我
們的機(jī)組，由于存在著密封油向機(jī)內(nèi)滲漏的現(xiàn)象，而油中又含有大量的水份，造
成發(fā)電機(jī)內(nèi)的濕度很大，護(hù)環(huán)的運(yùn)行環(huán)境惡劣，對(duì)護(hù)環(huán)的金屬性能產(chǎn)生一定的影
響，促使了裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)大。

????? 2.3 　套、扒護(hù)環(huán)時(shí)的加熱方法不當(dāng)目前，我們?cè)谶M(jìn)行轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)的套、扒
工作時(shí)，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(tīng)
聲音變化、錫條能否熔化等方法來(lái)進(jìn)行判斷，這種方法完全是由人工操作，并且
更多的是依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，因此，外界的干擾因素也就比較多。加熱溫度不均勻，
長(zhǎng)時(shí)間的在一點(diǎn)進(jìn)行加熱，操作不熟練，溫度控制不當(dāng)，套、扒護(hù)環(huán)的專(zhuān)用工具
使用方法不當(dāng)，經(jīng)驗(yàn)比較欠缺等等，任何一點(diǎn)不利的因素，不僅造成了我們工作
難度的增大，而且能使護(hù)環(huán)原有的裂紋擴(kuò)大，對(duì)護(hù)環(huán)造成較大的損害。

????? 2.4 　對(duì)護(hù)環(huán)的加熱次數(shù)太多環(huán)狀的金屬物體，都具有一個(gè)共性，就是每
一次加熱后，在冷卻時(shí)，其徑向都會(huì)有微小的收縮。我們每扒、套一次，就要對(duì)
護(hù)環(huán)進(jìn)行兩次加熱，護(hù)環(huán)內(nèi)徑比上一次有所收縮，造成護(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)子本體結(jié)合應(yīng)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(gè)惡性的循環(huán)，對(duì)套、扒護(hù)環(huán)的加熱溫度要求會(huì)越來(lái)越高，對(duì)護(hù)環(huán)造成的損害也
是顯而易見(jiàn)的。

????? 3 　制定相應(yīng)的防范措施既然我們已經(jīng)分析出導(dǎo)致護(hù)環(huán)產(chǎn)生裂紋的幾個(gè)因
素，我們就可以從這幾個(gè)方面入手，制定出相應(yīng)的對(duì)策。

????? 3.1 　將備用護(hù)環(huán)更換為新型材質(zhì)的護(hù)環(huán)據(jù)有關(guān)資料介紹，目前國(guó)內(nèi)外的
電機(jī)制造廠家已在采用18Mn18Cr材質(zhì)的護(hù)環(huán)替代原18Mn5Cr 奧氏體鋼材質(zhì)的護(hù)環(huán)，
這種18Mn18Cr材質(zhì)，不論是在機(jī)械強(qiáng)度、硬度還是在韌性方面，都要比18Mn5Cr
奧氏體鋼材質(zhì)更適合于作為制造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)的材料，也使機(jī)組運(yùn)行的安全可
靠性上了一個(gè)新臺(tái)階。幾年來(lái)，在裝設(shè)18Mn18Cr鋼護(hù)環(huán)的發(fā)電機(jī)中，未曾看到有
因應(yīng)力腐蝕而造成護(hù)環(huán)裂損的報(bào)到。實(shí)踐證明，這種材質(zhì)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)上是
成功的。

????? 3.2 　加裝氫氣去濕干燥器；進(jìn)行密封油系統(tǒng)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(yùn)行，隨后在我廠這四臺(tái)200MW 發(fā)電機(jī)組的大修過(guò)
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(jī)內(nèi)氫氣濕度由11
－12g /m3 下降到8.5 g /m3 ，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，在結(jié)合發(fā)電機(jī)組增容改造
過(guò)程中，對(duì)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)進(jìn)行改造，使空、氫側(cè)密封油壓分開(kāi)控制；對(duì)汽輪
機(jī)密封系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行中汽封供、泄汽的自動(dòng)調(diào)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(jī)在線
運(yùn)行，減少潤(rùn)滑油中水份含量。所有的這些工作，使我廠的發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)
治理工作取得了較大的成效，不僅延長(zhǎng)了護(hù)環(huán)的使用壽命，對(duì)發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子
線圈絕緣也非常的有利。

????? 3.3 　加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，采用正確的加熱方法首先，加熱過(guò)程中必須嚴(yán)格控
制加熱溫度。加熱溫度不夠?qū)⒃黾硬?、裝的難度，溫度過(guò)高會(huì)影響材質(zhì)的金屬特
性。因此，對(duì)溫度的控制應(yīng)當(dāng)盡量準(zhǔn)確一些，應(yīng)盡量使用紅外線測(cè)溫儀對(duì)加熱溫
度進(jìn)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(zhuǎn)子本體嵌裝面直徑 -護(hù)環(huán)嵌裝面直徑△δ- 熱套余量β
- 材料膨脹系數(shù)d - 轉(zhuǎn)子本體嵌裝面直徑其次，加熱過(guò)程中應(yīng)注意絕對(duì)不允許將
焊把停留在一點(diǎn)加熱，防止護(hù)環(huán)局部過(guò)熱變色；加熱時(shí)盡量利用中火焰加熱；在
劃分烤區(qū)時(shí)，下部的烤區(qū)要大一些，因?yàn)闊崃肯蛏仙l(fā)；當(dāng)表面溫度接近要求時(shí)，
火力應(yīng)迅速集中到嵌裝面處；工作場(chǎng)所應(yīng)盡量減少空氣流動(dòng)，防止停止加熱時(shí)護(hù)
環(huán)溫度下降太快。護(hù)環(huán)扒下后，應(yīng)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(qiáng)對(duì)職工的技能培訓(xùn)，使職工掌握套、扒護(hù)環(huán)的正確方法，會(huì)熟
練使用套、扒護(hù)環(huán)的專(zhuān)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(duì)護(hù)環(huán)的損傷，并能保證工作人員不被灼傷。

????? 3.4 　制定科學(xué)的檢修計(jì)劃，盡量減少扒護(hù)環(huán)的次數(shù)。

????? 每次將護(hù)環(huán)的加熱過(guò)程，對(duì)護(hù)環(huán)都是一種很大的損傷。因此，我們應(yīng)制定
出科學(xué)的檢修計(jì)劃，在檢修中完善試驗(yàn)方法，充分依據(jù)轉(zhuǎn)子的各項(xiàng)電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)
及金屬探傷試驗(yàn)報(bào)告，做出事實(shí)求是的分析，盡量減少扒護(hù)環(huán)的次數(shù)。

????? 4 　遺留問(wèn)題在分析護(hù)環(huán)裂紋問(wèn)題的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)有裂紋的護(hù)環(huán)
均是勵(lì)側(cè)護(hù)環(huán)，汽側(cè)護(hù)環(huán)完好無(wú)缺，這是一種巧合呢，還是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及電
磁力對(duì)護(hù)環(huán)的影響造成裂紋的產(chǎn)生？由于自身知識(shí)的局限性，目前尚無(wú)法做出定
論，希望能得到相關(guān)方面專(zhuān)家的進(jìn)一步指點(diǎn)。

????? 5 　結(jié)束語(yǔ)國(guó)產(chǎn)200MW 氫冷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)裂紋產(chǎn)生的原因，是一個(gè)非常
復(fù)雜的問(wèn)題，牽涉到電氣、汽機(jī)、化學(xué)、金屬材料等多個(gè)專(zhuān)業(yè)，要對(duì)其作出全面、
細(xì)致的分析，并不是一件容易的事情，要做好全面的預(yù)防措施，也需要多個(gè)專(zhuān)業(yè)
的密切配合和共同攻關(guān)方能奏效。但隨著對(duì)機(jī)組現(xiàn)代化改造的進(jìn)一步加大，隨著
高新技術(shù)、設(shè)備在運(yùn)行監(jiān)控和檢修過(guò)程中的應(yīng)用，隨著檢修工藝水平的進(jìn)一步提
高，我們對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的處理會(huì)越來(lái)越完善，這個(gè)問(wèn)題將得到逐步的解決，機(jī)組運(yùn)
行的安全可靠性也將越來(lái)越高。

????? [ 參考文獻(xiàn)] [1] 趙庶佳《電機(jī)檢修及維護(hù)判斷》[2] 洪鼎華《氫冷發(fā)電
機(jī)氫氣濕度超標(biāo)治》