300MW机组集电环转子晃度超标原因分析及处理

【摘要】介绍了云河发电有限公司300MW机组集电环转子晃动超标原因排查过程，提出了针对性的处理措施。机组启动后，发电机集电环装置运行正常，对同类型机组具有借鉴意义。

【关键词】集电环晃度汽轮发电机

1、引言

广东粤电云河发电有限公司#6发电机组为上海电气QFSN-300-2 型，励磁方式为自并励静止励磁系统，系统主要由机端励磁变压器、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和过电压保护装置、起励装置等组成。发电机集电环安装在底架上，用螺栓固定在底板上，集电环装置转子为单支承结构，即集电环装置只有一个座式支承轴承，另外一端通过刚性联轴器与发电机转子连接，集电环转子如图1所示。

云河发电厂#6发电机组于2013年首次大修做全面检查，机组装复将集电环与发电机联轴器螺栓连接并调整晃度时，发现轴颈处的晃动超标严重，达到0.35m左右，需进行排查处理。

2、原因排查

造成励磁机轴颈晃度大的原因有很多，需要从易到难逐个排查，并采取针对性的措施。

2.1集电环与发电机联轴器的导电板或绝缘垫块顶住

解开联轴器，对集电环和发电机联轴器两侧的导电板进行检查，测量导电板与联轴器端面距离符合图纸要求（0～0.25mm）；检查联轴器两端绝缘垫块没有脱落，无突出基准面，排除导电板或绝缘垫块顶住原因。

2.2集电环与发电机联轴器内外止口碰磨

在校晃动过程中，可能会存在集电环与发电机联轴器内外止口碰磨，造成集电环转子憋劲晃动校正不过来。为了排除这一缺陷，用千分尺测量两者配合直径间隙达0.10mm，理论上排出两者存在碰磨等可能；同时在集电环与发电机联轴器螺栓内没有安装剪切套筒时，在集电环机联轴器的下外缘处用千斤顶对其上顶，将表座在发电机联轴器外缘上，表针指在集电环联轴器的上外缘处，发现集电环联轴器可向上移动0.05mm，这一试验表明：联轴器内、外止口碰磨这个原因可以排除。

2.3剪切套筒与联轴器内孔碰磨

剪切套筒安装在励磁机联轴器和发电机联轴器的内孔中，当发电机转动带动励磁机转动时的剪切力主要由此处的剪切套筒承担。由于此处的配合间隙很小，存在剪切套筒分别与励磁机内孔和发电机内孔碰磨的可能，致使在连接联轴器螺栓时有扭力存在。为此对励磁机内孔与发电机孔进行了测量，并将对应孔内的剪切套筒外径进行了测量，检查发现剪切套筒与两联轴器内孔的间隙值正常。

为了保证在实际回装时剪切套筒内孔没有碰磨，在将剪切套筒安装在联轴器内孔后，不拧紧联轴器连接螺栓，在集电环联轴器的下外缘处用千斤顶对其上顶，千分表可以移动，证实剪切套筒与联轴器内孔没有憋劲，所以这个原因可以排除。

2.4励磁机与发电机联轴器端面瓢偏

根据螺栓孔编号，对发电机联轴器的端面瓢偏在连续盘车运行情况下，用百分表进行测量，发电机端面瓢偏结果如下表1。对于集电环联轴器瓢偏的测量，由于集电环只有一个轴承支承，且受到工期限制，只能用V型铁支撑对其进行了测量，测量结果如下表1。

集电环对轮和发电机对轮的瓢偏最大值刚好处于同一位置，瓢偏产生叠加，瓢偏量为0.065mm左右，对应联轴器瓢偏的相似三角形原理图，端面瓢偏反映到轴颈处的晃动放大了约3倍，即瓢偏对晃动产生约0.21mm左右。至此，影响的主要原因已经找到，但由于受到工期的影响，无法对联轴器端面进行加工。

3、处理过程

考虑到集电环与发电机对轮瓢偏值最大值刚好在同一位置产生叠加，对集电环转子进行调转180°连接，但连接后两联轴器螺栓孔轻微错位，剪切套筒无法正常安装，只能放弃尝试此方法。

由于受到工期限制，再考虑到机组解体前运行正常，机组一年后将进行全面大修，决定通过调整各螺栓拧紧力矩差值来校正晃动。首先递增力矩对角均匀地紧固各螺栓，直到螺栓力矩达到1000牛米，然后根据晃动值不超差0.05mm调整各螺栓力矩，这时最大与最小力矩值偏差达到500牛米左右，根据说明书要求最小力矩值应不小于1660牛米，为了矫正偏差，最大值达到了2000牛米，比说明书1930牛米要求略大，慢速盘车半小时后晃动达到稳定值0.09mm，考虑到螺栓最小力矩与最大力矩规定，未做进一步调整力矩偏差来校正晃动。

4、处理效果评价

通过上述方法处理后，机组运行至目前将近一年，集电环转子运行正常，各监测振动值优良并保持稳定，集电环转子轴瓦温度正常，未见缓慢升高的迹象，验证上述处理方案可行。

5、结论

云河发电有限公司#6机组集电环转子晃度超标的主要原因为联轴器端面瓢偏的影响，通过调整剪切套筒螺栓的拧紧力矩来校正偏差，目前集电环装置运行正常。考虑到机组长期运行安全性，上述方案只能是应对措施，机组大修时应修正断面瓢偏来彻底消除缺陷。