發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)缺陷研究及修復(fù)處理

徐雷鳴，黃 巍，馬奇英

(中廣核核電運(yùn)營有限公司，廣州 深圳 510838)

1 發(fā)電機(jī)定子槽楔松動(dòng)缺陷危害

在對(duì)某核電站4號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行首輪解體檢修過程中，檢修人員發(fā)現(xiàn)定子槽楔松動(dòng)缺陷，并在第一時(shí)間對(duì)松動(dòng)槽楔進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)3槽77節(jié)、5槽42節(jié)、19槽42節(jié)、28槽41、46節(jié)及33槽42節(jié)槽楔松動(dòng)。槽楔松動(dòng)是影響機(jī)組運(yùn)行槽楔松動(dòng)的重大隱患，必須對(duì)松動(dòng)槽楔進(jìn)行修復(fù)處理。

定子槽楔的作用是為了將定子線圈可靠固定在定子槽內(nèi)，降低機(jī)組運(yùn)行時(shí)定子線圈受交變磁拉力而引起的振動(dòng)幅值，減輕振動(dòng)引起的絕緣磨損，確保機(jī)組可靠運(yùn)行。在大型汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，槽內(nèi)定子線棒受到各種交變電磁力的作用，上下層線棒之間相互作用和定子鐵心的影響會(huì)產(chǎn)生徑向作用力，線棒若壓不緊就會(huì)在槽內(nèi)出現(xiàn)雙倍頻率的徑向振動(dòng)。線棒電流與勵(lì)磁磁通的相互作用還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的切向力，使線棒壓向槽壁。

槽楔松動(dòng)的根本原因是運(yùn)行期間槽內(nèi)線棒受到各種交變電磁力的作用產(chǎn)生振動(dòng)以及槽楔熱膨脹和定子鐵心的摩擦，在長期運(yùn)行下最終導(dǎo)致頂部壓緊槽楔松動(dòng)，形成缺陷，留下安全隱患。

若槽楔發(fā)生松動(dòng)，線棒很容易出現(xiàn)振動(dòng)，就會(huì)使線棒與槽壁發(fā)生摩擦，這不僅使絕緣磨損而且還使絕緣、股線疲勞變形，導(dǎo)致繞組壽命降低。此外，在發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行后槽楔振動(dòng)加重壓塊磨損，而壓塊材質(zhì)的熱膨脹和蠕動(dòng)變形，最終導(dǎo)致槽楔壓塊松動(dòng)，槽楔內(nèi)線棒松動(dòng)，進(jìn)而惡性循環(huán)。嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致定子線棒絕緣發(fā)生機(jī)械磨損及槽內(nèi)放電，這直接威脅發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，大型汽輪發(fā)電機(jī)定子槽楔在設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢修階段都應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，降低松動(dòng)可能，便于松動(dòng)修復(fù)。

2 發(fā)電機(jī)定子槽楔結(jié)構(gòu)介紹

通過對(duì)槽楔結(jié)構(gòu)及其磨損機(jī)理進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)為防止槽楔松動(dòng)、方便維修處理，TA1100-78型汽輪發(fā)電機(jī)定子槽楔在設(shè)計(jì)上采用由帶斜度有“凹凸”面結(jié)構(gòu)的兩件組成。凹凸面有不同的半徑，從而產(chǎn)生彈性力增加線棒的預(yù)緊力，使線棒在徑向上不會(huì)發(fā)生松動(dòng)，槽楔為從一端打入的斜楔，因而有一端為實(shí)心，另一端為空心，同時(shí)因槽楔缺口的存在使得槽楔具有被再次打緊的功能，如圖1所示。在圖1中，線棒與槽壁間有縫隙，內(nèi)用半導(dǎo)體側(cè)面墊條填充，除降低線棒與槽壁間電位差外還具有線棒切向固定的功能，如圖2所示。

圖1 槽楔結(jié)構(gòu)

圖2 槽楔及線棒結(jié)構(gòu)圖

該機(jī)型存在3種略有差異的槽楔結(jié)構(gòu)(見圖3)：端部槽楔、定子膛中央部位槽楔、直線部位槽楔。

圖3 端部槽楔結(jié)構(gòu)

3 處理方案及結(jié)果

3.1 檢查標(biāo)準(zhǔn)

為防止槽楔松動(dòng)，采用出廠時(shí)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整體槽楔進(jìn)行檢查，通過專用敲擊錘對(duì)所標(biāo)記缺陷槽楔位置進(jìn)行核實(shí)，檢查標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1)全部槽楔允許單個(gè)槽楔1/3松動(dòng)，但小于等于總數(shù)量的45%。

(2)全部槽楔允許單個(gè)槽楔2/3松動(dòng)，但小于等于總數(shù)量的5%。

(3)一個(gè)槽內(nèi)不允許連續(xù)兩塊槽楔有同時(shí)松動(dòng)的情況。

(4)不允許單塊槽楔有全部松動(dòng)的情況。

(5)端部槽楔不能出現(xiàn)松動(dòng)情況。

3.2 處理方案

針對(duì)3種槽楔松動(dòng)缺陷制定了兩種具體處理方案：由于定子膛中央和直線部位的槽楔都帶有缺口且無銷釘，可直接通過專用工具對(duì)缺口敲擊達(dá)到對(duì)槽楔的緊固，其敲擊方向均為定子中心。若修復(fù)后仍不達(dá)標(biāo)就需要對(duì)該槽楔塊進(jìn)行更換。汽勵(lì)端部槽楔存在固定銷釘，必須先將舊槽楔破壞取出，更換下方凸形楔塊，再重新打緊并鉆孔，最后重新銷釘固定并用專用膠固化。

3.2.1 定子膛中央和直線部位的槽楔處理

(1)根據(jù)槽楔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并制作槽楔打緊專用工具1(見圖4)。

圖4 槽楔緊固專用工具1

(2)準(zhǔn)備樹脂錘子、改錐、吸塵器等常用工器具和專用工具1(見圖5)。

圖5 專用工具

(3)將專用工具對(duì)準(zhǔn)松動(dòng)槽楔缺口，保證凸出卡銷全部在槽內(nèi)，用適當(dāng)?shù)牧M(jìn)行敲擊，注意防止力量過大敲裂槽楔，再用專用敲擊錘檢查。直至合格。若仍不合格，即退槽處理，將整槽的槽楔退出然后更換(見圖6)。

圖6 定子膛中央槽楔和直線部位槽楔處理

3.2.2 汽勵(lì)端部槽楔處理

(1)準(zhǔn)備樹脂錘子、電鉆機(jī)、扁鏟等常用工器具，根據(jù)槽楔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并制作槽楔打緊專用工具2(見圖7)。

圖7 槽楔打緊專用工具2

(2)首先將端部凹形楔塊及銷釘破壞拆除，注意防異物(見圖8)。

圖8 破壞端部槽楔

(3)取出凸形楔塊和其下的調(diào)節(jié)墊片，因端部槽楔調(diào)節(jié)墊片之間、調(diào)節(jié)墊片與滑移墊條之間采用環(huán)氧粘接，需使用匾鏟將調(diào)節(jié)墊片剝除，如圖9所示。

圖9 剝除調(diào)節(jié)墊片

(4)更換新的凹形、凸形楔塊和調(diào)節(jié)墊片，調(diào)整合適后在凹形楔塊和調(diào)節(jié)墊片間涂抹AV138和HV998環(huán)氧膠，將凸形楔塊安裝后使用端部專用工具對(duì)槽楔進(jìn)行緊固，如圖10所示。

圖10 端部槽楔的緊固

(5)使用電鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)凹形楔塊孔對(duì)底部凸形楔塊進(jìn)行打孔，銷釘涂抹AV138和HV998環(huán)氧膠后打入固定孔內(nèi)固化，如圖11所示。固化24 h后，再次檢查槽楔合格無松動(dòng)。

圖11 端部槽楔鉆孔及固化

3.2.3 處理結(jié)果

處理結(jié)束后使用專用敲擊錘對(duì)所發(fā)現(xiàn)15處槽楔松動(dòng)缺陷進(jìn)行檢查，結(jié)果全部符合標(biāo)準(zhǔn)，處理結(jié)果滿意。處理完后的效果如圖12所示。

圖12 處理完后的效果圖

4 結(jié)語

在某核電站4號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)首輪大修中發(fā)現(xiàn)定子槽楔松動(dòng)缺陷，其根本原因是由于運(yùn)行期間槽內(nèi)線棒受到各種交變電磁力的作用產(chǎn)生振動(dòng)以及槽楔熱膨脹和定子鐵芯的摩擦，在長期運(yùn)行下最終導(dǎo)致頂部壓緊槽楔松動(dòng)，形成缺陷，留下安全隱患。通過對(duì)槽楔結(jié)構(gòu)及其磨損機(jī)理進(jìn)行了深入研究，使用專用工具敲緊和更換的方法，制定了詳盡的修復(fù)處理方案，成功的處理了該缺陷，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)該方案已推廣至集團(tuán)內(nèi)同類型機(jī)組。