柬埔寨达岱水电站机组上端轴更换工艺技术研究

朱劭辰，江 旭，熊佳进，代轶帅

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

达岱水电站位于柬埔寨王国国公省东北约40 km处的莫邦区，装机容量246 MW，安装有3台82 MW的混流式水轮发电机组，年发电量8.49亿kWh，2015-12-23日正式运营发电。工程以发电为主，兼具有防洪任务。

达岱水电站水轮发电机型号为SF82-16/5680，额定转速375 r/min，额定容量96.47 MVA/82 MW，额定电压13.8 kV，额定电流4 036 A，额定励磁电流1 025 A。发电机结构型式为全伞式立轴发电机组，有上导、下导及推力轴承。其中，导轴承为分块式结构，采用调整楔块支承，上导瓦10块，下导瓦12块；推力轴承为弹性金属塑料瓦，采用弹性圆盘支承，共12块[1]。发电机主轴采用分段轴结构，由上端轴、转子中心体及下端轴3部分组成。在1号机组检修中，检查发现1号机上端轴滑转子绝缘不合格。

1 机组上端轴绝缘不合格情况介绍

达岱水电站地处于热带地区，热带季风气候，雨量充足，机组自2015年投产以来，长期处于满负荷运行状态，在历年3台机组的常规检修中，都发现上端轴绝缘存在不同程度的下降，具体情况见图1。

图1 500 V测量下的绝缘值图

从图1中可以看出3台机组上端轴的绝缘随着机组的运行时间呈下降趋势，且1号机的绝缘已经失效。

2 原因分析

结合实际情况分析造成机组上端轴绝缘下降的原因主要有以下两点。

2.1 机组结构设计缺陷

达岱水电站上端轴与滑转子采用热套组合结构，如图2所示。滑转子与上端轴之间加装了多层由环氧玻璃坯布和无碱玻璃丝带包裹的绝缘层，对滑转子顶部与上端轴的缝隙间填充环氧树脂，使滑转子与上端轴间不产生直接接触，阻断了轴电流闭合回路的形成，有效防范因轴电流的产生导致润滑油变质、侵蚀轴瓦及烧瓦等事故。

图2 上导轴承结构图

随着机组运行时间的延长，上端轴滑转子和上端轴热套组合发生相对位移，破坏了其间的绝缘层，导致其绝缘值降低。但是根据查阅资料、询问厂家相关类型结构的机组未出现绝缘降低的情况。因此本项目原因应该不是主要原因。

2.2 环氧树脂层开裂、受潮

在1号机组检修中，为排除上端轴在机坑内测绝缘时的一些干扰，将上端轴从机坑中吊出至安装平台，测其绝缘还是不合格，在对画转子进行外观检查及清扫时发现环氧树脂层存在裂情况。为了验证是否是环氧树脂层开裂、受潮影响导致上端轴滑转子绝缘不合格，根据现场条件，将上端轴进行升温处理，并隔4 h测量一次绝缘值。得其数据如表1。

从表1中可以看出上端轴温度上升到57℃左右滑转子绝缘值有明显的反应，在加热了24 h，温度达到70℃时滑转子绝缘达到合格范围内。据此可以判断环氧树脂层开裂、受潮是上端轴绝缘下降的主要原因。

表1 旧上端轴绝缘值随轴温变化表

3 处理过程

3.1 更换上端轴

1)开箱清扫新上端轴。

2)复合新上端轴尺寸是否符合更换条件。

3)重组挡油桶到新上端轴上。

机组上端轴与内挡油桶为固定嵌套顺序结构。机组检修中，新上端轴无配套挡油桶，在不将旧上端轴与滑转子分离的情况下，采取角磨机破切分瓣挡油桶方法取出旧挡油桶，如图3、图4所示。对旧挡油桶在新上端轴上重新组装并焊接，为保证挡油桶组合法兰面的平度和圆度，焊接前将挡油桶与油槽托油板组装成一体并紧固螺栓定位；为防止挡油桶内壁在焊接过程中产生变形，对圆度产生影响，在挡油桶焊接处两侧分别焊接立筋来加强合缝处的强度，对挡油桶顶部采用夹具加紧组合处，保证顶部圆度及平度，如图5所示[2]。

图3 挡油桶与上端轴结构位置三维图

图4 挡油桶分割三维效果图

图5 挡油桶组圆焊接图

4)将上端轴吊入机坑。

3.2 处理新上端轴摆度问题

达岱水电站1号机组自装机以来，机组轴线一直都非常好，摆度、振动等都处于标准范围以内。修前盘车时上端轴滑转子处的最大摆度为0.05 mm。将新上端轴吊入机坑且把+X、+Y、-X、-Y四个方向连接螺栓对称拉紧后进行连续盘车。盘车后的数据与修前盘车数据进行对比得知，上导轴承的摆度明显增大，水导轴承基本不变。其数据如表2。

表2 更换上端轴后与修前盘车数据对比表

达岱水电站机组额定转速为375 r/min，根据DL/T 817-2014《立式水轮发电机检修技术规程》中机组轴线的允许摆度值规定，机组的相对摆度不应超过0.02 mm/m[3]，机组上导轴承距离推力轴承的距离约为4.5 m，所以上导的最大摆度不能超过0.09 mm。从表2中可以看出最大摆度超过0.09 mm，故重新装配上端轴后需调整机组轴线。

根据1号机组连续盘车数据可以得出上导最大摆度方位在4号点偏5号点的方向，其他方位点在标准范围内。由此采用分点调整、兼顾其他点位的方式来调整上端轴的轴线，使其达到合格范围，具体的加垫厚度为0.15 mm，加垫方位如图6所示[4]。

图6 上端轴加垫示意图

对上端轴进行加垫处理后，重新紧固连轴螺栓并进行连续盘车。得盘车数据如表3。

依据表3的数据我们可以得出来其最大摆度方位依然在4、5号点，最大摆度为0.07 mm<0.09 mm。符合DL/T 817-2014《立式水轮发电机检修技术规程》。

表3 加垫后盘车数据表

3 结 语

柬埔寨达岱水电站1号机组进行上端轴更换以后，上导滑转子绝缘不合格问题得到解决，而对于更换上端轴后出现得摆度超标问题也通过盘车加垫得到了解决；检修完成后，机组开机实验正常，轴承瓦温稳定，机组摆度、振动在合格范围内，这为后续2、3号机组处理上端轴绝缘问题提供了依据和经验，为后续国内同类型机组在相似问题处理上具有较好得借鉴意义[5]。