汽轮发电机磁中心调整要点

[摘 要]汽轮发电机磁中心的找正工作在整个汽轮机组的安装过程中是非常重要的一环，磁中心的找正与否对于整个机组的运行有很大的影响，因此汽轮发电机安装时必须要保证发电机定子、转子的径向磁中心和轴向磁中心的同心度。本文论述了发电机定转子磁中心不重合的危害，并对调整方法提出了合理的建议。

[关键词]汽轮发电机；径向磁中心；轴向磁中心；调整

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0178-02

汽轮发电机磁中心的找正工作在整个汽轮机组的安装过程中是非常重要的一环，磁中心的找正与否对于整个机组的运行有很大的影响。作为汽轮发电机组的安装人员，除了应有的认真、严谨、细致、负责的态度之外，还必须要充分了解磁中心的各方面情况，这样我们在安装过程中才有主动性，才能更好的完成汽轮发电机组的安装任务。

1 磁中心不重合的危害

1.1 径向磁中心不重合会产生单侧磁拉力，过大的单侧磁拉力将加剧机组的震动；

1.2 轴向磁中心不重合会产生轴向磁拉力，直接作用到汽轮机的推力瓦，轻则造成推力瓦烧瓦，跳闸停机，严重的会造成小间隙动静部位（喷嘴）处的动静部位摩擦。

1.3 磁中心不重合还会产生单极效应，使轴电压偏高，产生轴电流，严重的能损伤机组的支撑轴瓦，甚至可能磁化大轴或者磁化汽缸，造成严重的设备损坏事故。

1.4 由于径向磁中心的不重合，机组运行后会引起发电机温度的提高，会加剧发电机转子的的震动，产生恶性循环，不利于电厂的生产运行。

2 径向磁中心

2.1 安装磁中心的质量要求

对气隙大的汽轮发电机组允许误差为±1mm，即每点测量值与上、下、左、右4点的平均值之差不超过±1mm，或最大值与最小值之差与上、下、左、右4点的平均值之比不大于5%，对气隙小的要求最大值与最小值之差与上、下、左、右4点的平均值之比不大于10%。

2.2 径向磁拉力

以QFS-125-2双水冷汽轮发电机为例，当径向磁中心偏心5%时产生的单侧磁拉力约为44.11KN，相当于在半径450mm上加1Kg重量产生的离心力。

文献⑴给出了单侧磁拉力的计算公式：

F--单侧磁拉力N

B--气隙磁通密度T

L--转子长度cm

D--转子直径cm

e--定、转子径向磁中心偏心值mm

Ki―磁场分布绕组结构饱和程度系数，汽轮发电机取0.2

2.3 实际调整中的问题

2.3.1 测量困难。①没有现成可用的测量工具。②测量点位于定子线圈喇叭口与护环交接内侧空间位置窄小。③转子本体比护环低。④转子本体上高低不一。⑤定子铁心冲片高低不一。⑥端部径向隔板（挡风圈）妨碍测量，与护环的间隙仅5mm左右，（定子铁心内装径向和轴向隔板有助于转子发热状态改善）。

2.3.2 调整不便。在汽轮发电机组的安装中，定子是最重的设备，12MW的机组定子重为22吨，而100MW机组定子重量就达到100吨，这样的重量在进行调整时是很费力的。同时还要保证发电机的轴向磁中心也达到要求，这样更增加了调整的难度。

3 轴向磁中心

3.1 一般文件的规定

为了保证汽轮发电机组在额定工况时轴向磁中心能够重合，安装时发电机定子必须有向后预移值，预移值按发电机转子轴承跨距的1/2长度的热伸长量，加汽轮机低压转子端面向后的绝对伸长量Δt考虑，前者通常按1mm/m计算，后者由汽轮机厂给定。但是调整时允许与给定值的误差尚无明确规定。

3.2 轴向磁拉力

当转子轴向磁中心比定子轴向磁中心靠向汽轮机侧时，即运行时轴系向后的绝对伸长量比安装预移值小，将给汽轮机推力瓦一个与汽轮机推力同方向的正推力，反之，当转子轴向磁中心比定子轴向磁中心靠向励磁机侧时，将给汽轮机推力瓦一个负推力。

文献⑴给出了轴向磁拉力的计算公式：

式中：Q―轴向磁拉力N

α―定子、转子轴向磁中心偏移值mm

ki―系数取1.15-1.20

其余符号含义同（1）式

大型汽轮发电机组空气间隙50～80mm，转子轴向磁中心线在热态下移动量约为5mm，因轴向磁中心不重合产生的轴向磁拉力不超过0.98-1.47KN，是完全允许的。

在轴向磁中心偏移α=5mm时，励磁机和副励磁机的轴向磁拉力由多大呢？以哈尔滨电机厂生产的200MW汽轮发电机组为例，发电机空气间隙δ是励磁机的9倍多，是副励磁机的35倍，但发电机的arctg（α/δ）值是励磁机的1/8，是副励磁机的1/17，而发电机的转子直径D是励磁机、副励磁机的2倍左右，由此可知励磁机、副励磁机的轴向拉力仅是发电机的1/2～1/4。

3.3 际调整中的问题

3.3.1 调整困难

轴向磁中心不重合，发电机必须通过移动定子来满足要求，而大型汽轮发电机重量在200吨以上，12MW的机组定子重量也达到了22吨。要移动这样的庞然大物难度是很大的，对励磁机则可移动定子或轴承座，对副励磁机只能移动定子，但都必须重新打定位销，对于主要靠手工作业的安装单位来说难度是显而易见的。

3.3.2 未考虑汽轮机可能出现的负胀差工况

目前所有文件上均没有要求轴向磁中心调整时要考虑汽轮机负胀差工况，一旦出现负胀差工况，就会将励磁机轴瓦后端面的乌金磨损，如要考虑，则励磁机的窜动量将更加不足。

3.3.3 未给出允许误差值

虽然汽轮机、发电机厂家分别给出转子向后的绝对伸长量，但都没有给出允许误差，在进行安装过程中往往会引起几方争执。

3.3.4 实际膨胀量的估算

在机组投入试运后，将发电机与汽轮机之间接地碳刷在轴上磨痕宽度减去碳刷宽度，大致可估算出汽轮机轴向后的绝对伸长量，同理根据励磁机集电环上的磨痕，可估算出汽轮机、发电机、励磁机、三者轴向总绝对伸长量。这个结果对于我们将来再安装同类型机组会有很大帮助的，也是作为对磁中心安装工作的一个检验。

4 调整发电机磁中心的方法

据本人在施工现场的安装经验，提出调整的几点方法。

4.1 径向磁中心的测量方法

由于没有现成的测量工具，所以我们在实际安装工作中采用了自制专用工具来测量。具体方法使用1.5m的8#线，在一端弯制一个圆环，使用时将圆环平行放入转子与定子中间，绕过护环后将圆环垂直于转子外弧线，前后平移，用手的感觉来确定圆环的直径与空气间隙是否相等，如感觉过松或者过紧需要用钳子调整圆环的直径重新测量，测量后用外径千分尺测量圆环的直径的方法。要求测量必须是有现场施工经验的测量人员进行测量，同时所有的测量部位必须是同一人来完成，以最大限度的减小测量误差，保证结果的准确性。测量工具虽简陋一些，但安装结果还是比较准的，我参加施工的6台汽轮发电机组均采用此种方法进行测量没有一台机组因为空气间隙调整得不好而引起的发电机转子震动的事故。实践证明，这种测量方法还是可行的。

4.2 轴向磁中心的测量方法

测量轴向磁中心必须是在低、发对轮连接完毕，且转子推力盘紧靠在推力瓦工作面上。测量工具是2把钢板尺，测量位置是在汽侧、励侧两端护环端面到铁芯端面的尺寸，测量时将一把钢板尺贴紧护环，另一把钢板尺垂直与定子端面，与贴紧护环的钢板尺相交，此数值为发电机轴向磁中心的相对数值，计算调整时应注意调整的方向。根据测量的结果进行前后移动定子，确保磁中心的准确。

4.3 磁中心的调整方法

调整发电机磁中心时应先调整径向磁中心，调整径向磁中心应先调整上、下的空气间隙。首先测量出上、下、左、右的空气间隙值，分别记作a1、a3、a2、a4，调整数值为上、下为[a1-（a3+a1）/2]/2，左、右为[a2-（a2+a4）/2]/2，调整方向为如果a3〉a1则将在定子与两侧台板之间加入厚度为[a1-（a3+a1）/2]/2的调整垫片。如果a2〉a4则将定子由左侧向右侧平移，平移的数值为[a2-（a2+a4）/2]/2，反之则向相反的方向调整。定子抬高或平移的工具是用4台千斤顶，千斤顶的选择是根据定子的重量来确定的，一般选择用定子重量的一半或稍大一些的就足够了。调整空气间隙要分为汽侧和励侧两部分进行测量和计算，但调整时要一起调整，调整后的结果应是汽侧和励侧的a1、a3、a2、a4分别相等，误差不应超过0.20mm。

径向磁中心调整合格后则可进行轴向磁中心的调整。（轴向磁中心在调整完径向磁中心后应复测一遍）调整前应在定子四角各支上一块百分表以监测定子左右的变化情况，在定子的前或后位置上也应各支上一块百分表，分别调零。根据测量计算结果用千斤顶进行定子的向前或向后平移，我们在定子平移的反方向的将千斤顶设置好，设两人监测百分表，两人操作千斤顶，然后根据计算后的数值进行调整。调整后定子四角的百分表数值应恢复零位，或者数值变化在±0.05mm范围内均可。整个磁中心调整完毕后应重新进行磁中心的复测，如果测量结果超出要求的范围则必须重复上面的步骤进行重新调整。

4.4 安装建议

为调整磁中心方便，安装发电机台板时的安装标高应比设计标高低，一般说来比设计标高低1mm左右就可以了。

现场安装时轴向磁中心的定位，建议发电机现场安装调整时按制造厂给定值的90～110%调整，励磁机、副励磁机按给定值的70～90%调整。这样可保证机组在绝大多数工况下，发电机几乎不会产生附加轴向磁拉力作用到汽轮机推力瓦上，励磁C、副励磁机则会产生不大的负轴向磁拉力，一旦汽轮机出现负胀差工况也不会磨损励磁机轴瓦后端面的乌金。

5 结语

径向磁中心重合（空气间隙的均匀度）要求应该按标准从严执行，以减小磁不平衡产生的不良影响。汽侧和励侧的径向磁中心数值应相等，允许误差不应超过0.20mm。轴向磁中心的重合要求必须通过制造厂家给定的数值，分别发电机和励磁机的不同情况从宽掌握，但调整数值量不应该超过或小于制造厂提供数值的10%。

参考文献

[1] 《大型汽轮机组安装》水利电力出版社钱德祥等.

[2] 《汽轮发电机组安装技术》电力出版社.