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应用电刷镀技术修复汽轮发电机转子轴颈磨损 |
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作者：沙角A电厂 胡光明 阚伟民 |
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摘 要：沙角A电厂2号机组为国产200 MW水－氢－氢冷发电机组。随着机组运行时间的增长，发现机组排补氢气的间隔时间逐渐缩短，氢气纯度和氢气压力下降较快。在对氢系统和密封油系统的多次原因查找和分析后，发现发电机转子轴颈严重磨损是造成发电机氢气问题的最本质原因。通过应用成熟、可靠的电刷镀修复技术，很好地将转子轴颈磨损修复，彻底解决了发电机氢气纯度和氢气压力下降快的问题。
关键词：发电机转子；轴颈；磨损；修复
沙角A电厂2号机组汽轮机是哈尔滨汽轮机厂生产的N200－12．7－535／535型汽轮机，发电机是哈尔滨电机厂制造的QFSN2－200－2型水－氢－氢冷发电机，该机组于1988年7月投产发电。
为保证发电机内的氢气安全运行，发电机组设置有氢气系统和密封油系统。其中密封油系统设置有空气、氢气侧油管路两路供油，密封瓦结构为双流环式乌金密封瓦。
氢气系统的主要运行参数为：
额定氢压 0．3 MPa；
氢气纯度 ≥96％；
漏氢量 ≤5％。
密封油系统主要运行参数为：
空气侧油泵出口压力 0．65～0．7 MPa；
氢气侧油泵出口压力 0．65～0．7 MPa；
油、氢压差 0．04～0．06 MPa；
空气、氢气侧油压差 ±1 kPa。
1 机组存在的问题
在机组投产初期，发电机密封油系统和氢气系统都能较好地达到设计要求，其中发电机内的氢气纯度和氢气压力的下降都很小。补氢间隔时间在5 d左右（机组运行中，发电机内的氢气压力下降至0．28 MPa时应进行补氢）；排补氢间隔时间在15 d左右（当发电机内的氢气纯度低于96％时应进行排补氢，使之高于96％）。随着机组运行时间的增2000年初时，平均每3 d就要补氢1次，每3 d就要排补氢1次。
随着发电机氢气问题的日益突出，我们从密封油箱排补油情况、密封瓦磨损情况、密封瓦间隙、氢系统的漏氢点、平衡阀和压差阀的跟踪情况等方面查找原因，并采取过一些措施，如：加强调整和清洗平衡阀以及压差阀；改造密封油箱排补油管路的控制；及时隔离和消除外漏氢点；更换密封瓦和适当调小密封瓦间隙等，但均未取得好的效果，机组的排补氢问题和漏氢问题依然突出。
2001年2月机组运行中，发现空气、氢气侧密封油泵出口压力不正常波动，尤其是空气侧油泵的出口压力波动的幅度很大，其波动趋势见图1。
1—异常时的空气侧油泵出口压力；2—异常时的氢气
侧油泵出口压力；3—正常时的空气侧油泵出口压力；
4—正常时的氢气侧油泵出口压力
自油压波动大的现象出现后，发电机内的氢气纯度和氢气压力的下降比以前更快了。基本上是每天都要排补氢1次，1～1．5 d补氢1次，极大地威胁着机组的安全和经济运行。为查清油压波动大的原因，我们从密封油系统的再循环门、系统管路、压差阀的动作情况和油泵的运行情况等方面查找可能的原因，但都没有发现故障点。系统外在故障的因素排除了，看来故障点只能在密封瓦内部。
2 原因分析
2．1 密封瓦磨损
密封瓦磨损会造成间隙增大，需要的密封油量增大，严重时甚至难以达到要求的油压值。其现象是造成油压偏低，不应该是油压上、下大幅波动。再者就是该密封瓦在上次停机时（2000年11月）已检查过，无任何异常。基于以上分析，可排除密封瓦磨损的原因。
2．2 发电机转子轴颈磨损
转子轴颈的磨损是必然的。机组运行中空气、氢气侧密封油压作用在转子轴颈上，在密封面上形成一层圆筒形油膜，不断流动的密封油对转子轴颈的磨擦和冲刷，使密封瓦位置的轴颈产生磨损。当磨损量还比较小时，其对密封面上的圆筒形油膜的形成和稳定没有什么影响，但是随着日积月累，磨损量会不断增大。由于发电机转子在机组运行中会受到整个汽轮发电机转子的膨胀位移和汽缸膨胀变化以及轴向位移串动变化的影响，因此当轴颈磨损的深度和宽度达到一定程度时，密封瓦与转子轴颈的间隙会随着机组运行工况的变化而变化，时而增大，时而缩小，造成密封面上的圆筒形油膜的失稳和密封油流量的变化。随着油流量的增大和减小，相应地引起油压的升高和降低。变化的油压使得密封瓦内部的空气、氢气侧油源相串。这样在失稳和相串油源的吸附作用下，发电机内的氢气纯度和氢气压力必然会很快下降。
2．3 结论
通过一系列从易到难的检查、分析和处理，我们最后得出，发电机转子轴颈磨损是造成2号发电机氢气纯度下降快和氢气泄漏大的最本质原因。
3 发电机转子轴颈磨损的修复
3．1 选择成熟、可靠的修复技术
由于修复发电机转子轴颈磨损在沙角A电厂并没有做过，并且修复转子轴颈磨损的工作量比较大，技术含量也高，因此我们需要慎重选择处理的方法。鉴于此，我们对各种轴颈磨损修复技术的工艺原理和修复业绩以及应用效果进行了调研，比较了目前应用较多的“激光仿制熔覆技术”、“电刷镀技术”、“电弧喷涂技术”共3种技术。最后决定采用电厂应用最多的合肥恒泰电力技术发展有限公司的“电刷镀技术”来修复转子轴颈磨损的缺陷。
3．2 应用电刷镀技术修复转子轴颈磨损
2001年12月16日2号机停机进行常规性的小修，转子轴颈磨损的修复工作安排在小修期间完成。12月20日拆出发电机密封瓦后，检查发现密封瓦位置的轴颈磨损很严重，其中汽轮机端侧的轴颈磨损量（宽度×深度）约25 mm×0．5 mm，励磁机端侧约20 mm×0．4 mm。修复工作在现场完成，采用人工手持刷镀笔往复运动，而转子不动的方式进行。电刷镀的工艺措施为：沟槽整形—机体保护—清洗—活化—镀过滤层—镀填补层—打磨、修平—抛光，共八项工艺。通过施工人员4天的努力，电刷镀工作顺利完成。经检查，修复后的轴颈其镀层外观光滑，与机体周边结合良好。确认修复工作结束后，装回乌金密封瓦，按原安装要求调整好密封瓦间隙。
4 修复后的实际运行效果
2001年12月28日2号机小修结束，投入密封油系统和发电机氢系统。12月29日炉点火启动机组，9：24汽轮机冲转，11：20机组并网，19：00机组带满负荷。此时观察密封油系统的运行情况有：系统稳定；油泵出口油压无波动现象。经过连续三个月的运行观察，不论机组工况变化与否，密封油泵的出口油压均能稳定在0．65～0．7 MPa之间连续运行，彻底消除了小修前油压大幅波动的现象。发电机内的氢气泄漏量也大为减少，平均每小时的漏氢量只有108 Pa／h，也就是说机组连续运行5 d以后才需要补氢1次；发电机内的氢气纯度下降的速度也大为减慢，平均排补间隔时间达30 d。彻底解决了发电机漏氢严重和氢气纯度下降很快的问题，保障了机组的安全和经济运行。
5 结束语
通过认真的探索和科学的决策，本次小修彻底修复了发电机转子轴颈磨损的缺陷，解决了困扰几年的发电机氢气纯度下降快和氢气泄漏的问题，效果是明显的。沙角A电厂的其它200 MW机组和300 MW机组的发电机转子轴颈也存在不同程度的磨损，氢气纯度下降快和氢气的泄漏问题也较突出，很有必要把本次成功修复的经验应用到其它机组中去。(end)
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(3/4/2005) |
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