水輪發電電動機磁極鍵拔鍵處理

吳 煒

（東芝水電設備（杭州）有限公司，浙江 杭州310020）

0 引言

某蓄能電站裝機4×300 MW，額定水頭624 m，年發電量18.05億kW·h，年抽水用電量24.07億kW·h，電站建成后以500 kW出線接入電網，擔任電網調峰、填谷、調頻、調相及事故備用等任務。

1 事件背景

該電站在對3號機組的磁極進行檢修,磁極回裝后，現場的監理在對磁極鍵的檢查過程中，發現5號磁極的磁極鍵未按設計要求安裝到位的情況，需要對此磁極鍵進行拔鍵并重新安裝處理，否則機組存在在運行中出現磁極松動而導致重大事故的隱患。

2 磁極鍵拔鍵處理過程

2.1 磁極鍵結構

該機組的磁極在轉子磁軛上的聯結結構采用雙“T”尾并由四對楔形磁極鍵打緊固定的方式（如圖1）[1]。該結構磁極鍵安裝時，需要先把放置鍵放入鍵槽中，再從上端放入打入鍵并打緊，切割多余的部分，上下端安裝磁極鍵壓板壓緊。

現場由于檢修安裝的工人對該種磁極鍵的安裝不熟悉，在沒有詳細核對圖紙情況下，自行進行磁極鍵的安裝工作，安裝完成后，監理對磁極鍵進行檢查時，發現5號磁極的磁極鍵的放置鍵未按設計要求放置，放置鍵的下端面沒有和磁極鍵下托板面貼合，中間有大約50 mm的間隙（如圖2），這種情況下打緊的磁極鍵在運行過程中，放置鍵會有下落的趨勢，磁極鍵的功能將會失去作用，發生磁極松動進而引起發電機振動超標的重大事故。

圖1 磁極鍵聯結結構

2.2 磁極鍵拔鍵處理

為了消除一切隱患，現場研究決定對該磁極的磁極鍵進行拔鍵并重新安裝新鍵處理。如果按常規檢修做法，需要整體吊出轉子再進行拔鍵處理，這樣將增加檢修工期和檢修成本，為避免損失擴大，決定不吊出轉子，在機坑內進行拔鍵工作。

由于發電機的磁極鐵心長度達到了2 800 mm，該磁極鍵屬于超長磁極鍵，打緊后將很難拔出。現場首先利用傳統的拔磁極鍵的方法進行拔鍵，先用千斤頂從下端頂緊打入鍵，再用錘子對放置鍵的上端面向下進行錘擊，磁極鍵沒有任何移動的痕跡；而后又嘗試在打入鍵的上端部焊接一個吊耳，利用電站的行車從上方進行拔鍵，但是也沒有成功，甚至有2根磁極鍵拔斷了[2-4]。

圖2 磁極鍵打緊情況

經過現場分析認為是因為放置鍵沒有放到位，而打入鍵還是按圖紙要求的長度進行打緊，磁極鍵的滑動面已經擠壓變形，滑動面之間發生咬死情況，這個時候要拔出來幾乎是不可能的。

現場研究討論后認為，在現有情況下只有從磁極鍵中間破開，消除滑動面咬死的部位，才有可能拔出磁極鍵。為了消除滑動面的咬死部位，決定先從磁極鍵的中間鉆一個直徑φ28 mm的通孔，再進行拔鍵。但是由于該磁極鍵太長，咨詢了相關制造廠和主機廠后，都沒有相關的經驗和設備，鉆孔的過程中很難控制孔位不會偏心，一但孔位發生偏心，將會損壞鍵外側的磁極和磁軛，造成更大的損失。最后現場決定嘗試自己設計專用工具進行處理。

由于機坑內的空間有限，大型鉆孔設備沒有辦法安裝和操作，只能采用小型的磁力鉆進行鉆孔工作（如圖3），為了盡量減小鉆桿的振動而產生偏心，決定采用低轉速進行鉆孔工作，鉆孔中心偏向打入鍵側0.1 mm。為了中心定位作用，鉆桿上端部固定一個中心定位套筒，套筒直徑比磁力鉆的固定板上的孔直徑小0.05 mm（如圖4），保證鉆桿在一個中心工作。鉆桿是由多節短桿連接而成，鉆桿直徑是26 mm，根據鉆孔深度的進行，一節節的增加加長桿。正式鉆孔前，先預鉆一個直徑φ10 mm，深約20 mm左右的導向孔，再鉆直徑φ28 mm的通孔。鉆孔進度盡量保持很慢的速度推進，每鉆5 mm左右，就取出鉆頭，用專用的吸鐵石對鍵槽內的鐵屑進行清理，并在鉆頭處加植物油進行冷卻潤滑。鉆孔到達300 mm深左右后，每隔100 mm左右要用內窺鏡對鍵槽內進行檢查，查看孔位是否有鉆偏的情況，是否有傷到磁極或者磁軛的情況發生，如果有偏心的情況發生，需要通過調整上端的定位裝置進行中心的調整。

在鉆孔前和鉆孔過程中，需要對鉆孔附件的轉子、定子的上下端進行保護，防止鐵屑等異物掉落。鉆通后，用千斤頂在下端部頂緊打入鍵，并在下部做好防護工作，防止磁極鍵掉落傷到主機部位，再用錘子向下敲擊放置鍵的上端面，拔出磁極鍵。

圖3 磁力鉆

圖4 鉆桿

首個孔鉆通大約持續了近1個月的時間，并順利的拔出了磁極鍵。但是有兩對磁極鍵，鉆通孔后還是沒能拔出磁極鍵。現場經過分析認為，由于磁極鍵太長，鉆孔時可能中心有偏移，咬死的部位還有部分沒有鉆通，所以沒能順利拔出磁極鍵。決定對已鉆通的孔，繼續對磁極鍵結合面兩邊分別進行單邊擴腰子孔，使磁極鍵的結合部位徹底被消除。擴孔時還是利用鉆孔的工具，只是對其進行了適當的改造。在鉆桿的下方制作一個外徑和孔徑一樣的定位塊（如圖5），鉆桿的下端安裝一根細長桿穿過定位塊上的小孔進行定位，當需要鏜左邊孔時，把定位塊上的小孔對準左邊，鉆右邊時，同樣的把定位塊上的小孔對準右邊，這樣就能保證鏜孔時只能鏜孔的一邊。在其中一節鉆桿上開一個小孔安裝鏜刀刀頭（如圖6），隨著擴孔深度，有鏜刀的鉆桿依次往下安裝，直到最下端。當磁極鍵接觸面的兩邊都被切削掉以后，剩下的兩對磁極鍵都順利的取出來了。

圖5 定位塊

圖6 鏜刀桿

2.3 磁極鍵回裝

磁極鍵拔出后，利用內窺鏡對鍵槽內進行檢查，鍵槽雖然沒有大的傷害，但是有很多高點和毛刺需要處理，現場利用廢棄的磁極鍵制作了一個去處毛刺的專用工具（如圖7），該工具的背面安裝了一個小彈簧，確保可以打磨掉高點。鍵槽清理干凈后，重新安裝新的磁極鍵，安裝磁極鍵時需要對鍵進行研配工作。先在磁極鍵的接觸面涂抹紅丹粉，再把放置鍵按要求放入鍵槽中，下端支撐牢靠，再把打入鍵輕輕放入鍵槽中，并輕輕敲擊上端面，再拔出打入鍵，觀察接觸面積是否達到設計的要求，如果達不到，需要對接觸面的高點進行打磨處理，再重復上一次工作，直到接觸面積達到設計圖紙的要求（85%以上），再按要求打緊磁極[5]。

圖7 鍵槽打磨工具

3 結束語

磁極鍵的安裝過程中，要嚴格按照設計要求和相關標準執行，加強質量監督措施，把好質量關，不給后續運行留下任何隱患[6]，機坑內進行作業時，需要做好防護工作，保證鐵屑等異物不會侵入到轉子和定子中。