QFR―400―2―20型发电机转子缺陷分析及其解决方案

【摘要】发电机在运行过程中，经常会有各种各样的转子缺陷问题出现，严重影响到了发电机的正常稳定运行。针对这种情况，就需要对发电子转子缺陷认真分析，制定针对性的解决方案。本文以QFR-400-2-20型发电机的一次大修为例，对发现的转子缺陷进行分析，探讨了如何解决，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】发电机;转子缺陷;解决方案

1.前言

某液化天然气发电厂（LNG）采用的是日本三菱电机生产的发电机，型号为QFR-400-2-20，全氢冷却方式，额定容量400MW，额定转速为3000r/min，额定电压20KV，额定电流为13914A，自并励静止励磁。2013年12月，#1发电机解体抽转子大修，转子抽出后检查发现有以下缺陷：

（1）发电机转子直流电阻偏大，拆算成标准温度时与出厂交接的试验数据误差+4.91%;

（2）发电机转子励侧挡风板固定螺栓有一颗螺丝断裂，其它三颗螺丝有磨蚀现象;

（3）转子两侧风叶检查发现汽端两块风扇固定螺栓断裂，其它螺栓有裂纹。

2.故障分析及处理

2.1 转子直流电阻偏大分析及处理

2013.12.26对发电机转子测量其直流电阻的数值为0.1003Ω（14.3℃），换算至20℃时数值为0.10259与出厂值0.09778（20℃）Ω时比较误差为+4.91%，根据电气设备预防性试验规程的要求，其差别一般不应超过2%，直阻不合格，于是根据发电机转子原理图测量了各点电阻，进行故障点查找。

图1 发电机转子原理图

图1中的1和3分别是发电机转子正负极滑环，是转子回路总阻值R13=R12+R24+R34，2和4是转子线圈的引线镙钉，它们之间是转子线圈，1-2和3-4是导电杆，各点测量结果如表1所示：

表1

测量位置 测量数值（Ω） 换算成20℃的数值（Ω）

1-3 0.1003 0.10259

2-4 0.09605 0.09823

1-2 0.0009436 0.0009651

1-4 0.09839 0.10063

3-4 0.003271 0.003345

3-2 0.09935 0.10161

表2

测量位置 测量数值（Ω）19.5℃ 换算成20℃的数值（Ω） 与出厂值比较的误差

1-3 0.09641 0.09660Ω -0.14%

2-4 0.09624 0.09643

1-2 0.0000108 0.0000108

3-4 0.0000101 0.0000101

根据表中的测量结果，3-4的测量数值比1-2的测量数值大很多，相对误差大247%;从中可以看出是3点或4点的接触电阻增大，3-2的测量数值和1-4点同时偏大，3-2比1-4相对误差大1%，从1-4点的数值可以看出在4点位置有突然增大现象，并且对3-2测量数值影响较大，因此可以判断出4点位置镙钉的接触电阻偏大，2点位置镙钉的接触电阻稍微偏大。

分析结果：2、4点位置的引线螺钉与转子线圈导电杆接触面的电镀层氧化脱落及松动。

解决措施：将2、4号位置的引线螺钉松出，用酒精清洁螺钉、联接垫片表面氧化层，重新对4点和2点引线螺钉作紧固处理。我们进行了必要的复测，复测结果如表2所示。通过复测数据可以看出处理4点位置的镙钉后，使螺钉本身的接触电阻下降非常明显，从而使转子回路直流电阻下降为0.09641Ω（19.5℃），换算至20℃为0.09660Ω，与出厂值0.09778Ω（20℃）时比较误差为-0.14%，发电机转子直流电阻合格。

2.2 转子励侧挡风板固定螺栓有两颗螺丝有磨损现象分析及处理

图2 断开的螺栓座

原因分析：挡风板的固定螺栓是M10而挡风板光孔Ф11，使螺栓外表面与挡风板光孔内壁接触过于紧密，运行中及发电机启、停的各种不确定条件下会使螺栓与挡风板之间有相对运动，从而使挡风板固定螺栓螺丝磨损。

解决措施：根据以上现象及咨询制造厂家后确定更换了转子励端挡风板已经受到损伤的螺栓8颗，并将转子励端挡风板上的光孔从Ф11扩大到Ф12，复装时将M10螺丝的紧力力矩由以前要求为34～42N-m调整为19～23N-m。

2.3 转子两侧风叶检查发现汽端两块风扇固定螺丝断裂分析及处理

原因分析：转子汽端风扇座环在当前位置运行时，使安装在座环上的风扇叶固定螺丝受到该区域径向和轴向方向弯曲剪切应力的作用，机组启动时整个发电机转子向励端有比较大的轴向窜动量，所以在发电机启动时受到的径向和轴向弯曲剪切应力作用最大;另外压环与座环之间及风叶与压环之间都是硬联接，在发电机启动时受到的最大弯曲应力没有得缓冲，从而使风叶的固定螺栓损伤，甚至断裂。

图3 转子叶片结构图

解决措施：根据以上分析的原因及咨询制造厂家技术人员后，确定更换转子汽侧和励侧已经受到损伤的风叶固定螺栓共计32颗，并将对汽端风扇座环的装配进行一个改进，在压环与座环之间增加0.65～0.70mm钢垫片，风叶底面增加硅橡胶垫，在运行中作用在风叶固定螺栓受到的弯曲剪切应力有个弹性缓冲。

2.4 缺陷处理后的效果

该发电机处理好转子上述三个缺陷后，检修后至今已安全运行超过280天，各种运行工况良好，证明以上处理措施正确。

3.结论

发电机转子测量直流电阻主要目的是检查各绕组接头联接质量、有无匝间短路、引出导电杆与各接触件是否良好，是故障后的重要检查项目。运行中转子直流电阻增大会带来发热量增加，正常条件下会导至绕组温度升高，特别是局部温度升高容易造成更严重的设备缺陷，例如绝缘劣化，甚至烧坏绝缘引发绕组接地或匝间短路故障等，如果故障点在引线螺钉位置时，温度升高会引起密封件老化，容易发生密封不严而产生漏氢，从而会发生不可预测的各种结果。

发电机转子挡风板固定螺栓及风扇固定螺栓断裂，由于发电机运行时转速为3000r/min，在高速旋转时断裂件会产生高速飞出，击伤其它部件，甚至损伤发电机绝缘;另外螺栓断裂会使风叶产生晃动，从而发电机运行时产生振动等重大缺陷。

通过上述的分析我们可以得知，在发电机运行过程中，因为诸多因素的共同作用，如设计质量、制作质量以及运行人员的操作等等，很容易有转子缺陷问题出现，严重影响到发电机的正常运行。针对这种情况，就需要结合具体情况，对转子缺陷的原因和部位科学分析，然后采取有针对性的解决措施，保证发电机能够正常运行。

参考文献

[1]电气设备检修规程.

[2]电力设备预防性试验规程（DL/T 596-1996）.

[3]高压电气设备试验方法（水利电力出版社）.

[4]厂家出厂说明书.