俄产汽轮发电机拆装转子护环工艺

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1、俄产汽轮发电机拆装转子护环工艺于长胜大唐辽源发电厂摘要：本文介绍了以俄罗斯TB1202、TBM1602系列汽轮发电机转子与护环的连接结构，针对以上型号汽轮发电机转子护环拆、装时的难点、重点加以分析，总结了一套行之有效的汽轮发电机转子护环的拆装工艺，供有俄罗斯进口汽轮发电机转子拆装护环时参考。关键词：汽轮发电机；转子；护环；拆装。In this paper, the Russian TB-120-2, TBM-160-2 family of turbo-generator rotor retaining ring with the connecting structure, the above

2、model generator rotor retaining ring down, loaded at the time of difficulties, the focus of analysis, summed up a well-established generator rotor retaining ring of the disassembly process for dismantling Russias imports of generator rotor retaining ring reference.Turbogenerator; rotor; retaining ri

3、ng; disassembly.前言汽轮发电机转子故障，是发电机常见故障之一，当汽轮发电机转子绕组的端部或槽部绝缘损坏；护环、中心环、绝缘端环、风区隔板、绝缘瓦、阻尼绕组等元件损坏时，都要进行转子护环的拆装工作。我国在20世纪90年代，先后从俄罗斯引进了多台TB1202；TBM1602系列汽轮发电机，如兰州、西安、北京、洛阳、成都、吉林、辽源等电厂的机组。因俄罗斯生产的汽轮发电机转子与护环的配合在结构上与国产发电机不同，在拆装转子护环的工艺方法上就要有差异。本文从俄罗斯TB1202、TBM1602系列汽轮发电机转子与护环的结构特点出发，根据其特点对转子与护环的拆装工艺进行了阐述，本文还就汽轮发

4、电机转子拆装护环，在生产现场采用挠性感应加热方法进行了介绍。2.1 TB1202、TBM1602系列汽轮发电机转子与护环的连接结构及拆装原理。转子护环，是发电机转动部分机械应力最大的转动部件。俄罗斯生产的汽轮发电机组，功率为25MW及以上发电机的护环，用非磁性钢制造，护环的配合形式分三种：在中心环与本体止口上均有配合的称为两端配合式；仅在中心环上有配合的称为脱离式；仅在转子本体止口上有配合的称为悬挂式。TB1202、TBM1602系列发电机转子与护环的配合形式属于悬挂式结构，中心环可以随护环一起拆下。在随机的技术资料中对护环及与转子的连接是这样描述的：“转子护环用非磁性钢制造，护环与转子的止口

5、采用热压配合，为防止护环轴向位移，护球与转子之间用专用齿形键保持位置”。为了说明转子与护环的连接结构，见图1。从图1可以看出，护环与转子止口的配合面上有一个齿状键（以下将对齿状键进行详细的论述），护环的内侧为阻尼绕组（阻尼绕组共分两层，每层6块，由大约2mm镀银铜板制成）。阻尼绕组的下面是绝缘瓦，绝缘瓦下面是转子端部绕组部份。端部绕组下部是风区档板。（风区档板每端4块，由环氧玻璃布板制成），转子大轴与风区档板相邻。拆装转子护环的关键，就是“齿状键”的位置。因此，以下详细介绍一下“齿状键”及其位置，见图2。图2 齿状键示意图“齿状键”，镶嵌在护环内侧与转子止口处外圆表面的槽中，即镶嵌在护环与转子

6、毂之间，作用就是防止发电机转子与护环之间发生轴向位移，在发电机转子两侧的护环与转子毂之间各有4块“齿状键”，见图3。由图3可以看到，“齿状键”沿轴圆周表面布置，因此，也称此键为环键，为了形象表述此键，这里将其称为“环形齿状键”。由图2可知，每个环形齿状键共有10个齿，9个矩形齿，1个梯形齿，长约600mm，宽约22mm。梯形齿起移动和固定环形齿状键作用，称其为定位齿，矩形齿起防止护环与转子毂发生轴向（位移）作用，称其为工作齿。环形齿状键有2个位置，一个位置叫拆装位置，一个位置叫工作位置。需要拆装护环时，用专用工具将环形齿状键移动一个角度，使环形齿状键的10个齿全部对准转子绕组的槽和预制的槽中，

7、沿轴向图1 转子结构示意图图3 齿状键安装位置示意图转动转子护环时，在轴向上，环形齿状键无阻碍物，可以移动。当转子修理结束，为防止转子护环与转子毂发生轴向位移，这时环形齿状键就要恢复到工作位置，用专用工具将其拨到工作位置，这时环形齿状键齿被转子铁心的齿部封锁住，使其两者之间不能发生相对运动。为了说明环形齿状键在工作位置和在卸装位置时的具体情况，请见图4、图5：图4、安装或卸下护环时，键的位置图5、工作状态时键的位置从图4、图5可知，环形齿状键的梯形齿侧，在工作位置时两键的尾部是挨在一起的，在安装和卸下护环时，尾部是分开的，相距65mm左右。在图上看到的固定销，横断面与转子槽楔相同，头部是斜的，

8、其角度与环形齿状键的梯形齿角度一样。在工作位置时，将固定销用外力推到环形齿状键的梯形齿上，两者相吻合后，再将固定销的尾部用止动螺钉锁死。在卸下护环位置时，需要将固定销的止动螺钉启开，用外力将固定销退出，环形齿状键才能在专用的放在与固定销相邻的预制槽中的拨键销，用外力推动梯形齿，使其移动到拆装位置上。拨键销随机工具中共有2组，每组3支，形状如图6所示。图6 拨键销因在拆护环时，需要将相邻的环形齿状键的梯形齿侧向分离方向拨动，因此拨键销前部的斜面方向是相反的，所以拨键销为两组，每组三支拨键销，形态及尺寸基本相同，不同的是拨键销的头部有宽有窄。在拨环形齿状键时，先将拨键销头部最窄的先插入，用外力敲击

9、拨键销的尾部，环形齿状键将发生移位，为了使环形齿状键移位到指定位置上，这时就要更换拨键销头部较宽的，最后更换拨键销头部最宽的，就可使环形齿状键移到指定位置。2.2 TB1202、TBM1602系列汽轮发电机转子护环的感应加热。俄罗斯相关标准中规定：“为避免材料机械强度急剧降低，护环加热温度不应超过表1中列出的温度值：” 表1 护环与中心环材料的线性膨胀系数和极限加热温度材料线性膨胀系数零件的极限加热温度（）无磁性钢1710-8250磁性钢1210-8300铝合金AK-42110-8200钛合金BK-382910-8450同时还规定了“无磁性钢护环，禁止用明火加热，以防发生局部过热，产生龟裂，可

10、用5060HZ工频电源进行加热，由于可能使护环材料产生危险的表面淬火，建议不要采用高频电流加热护环。”护环的感应加热器一般采用两种类型的感应加热器，钢性的和挠性的。钢性加热器一般采用外径约为20mm，壁厚12mm 的紫钢管制成。采用钢性感应加热器，可以避免在每次护环加热时的缠绕线圈过程，适用于经常性的拆装护环场合，因此在电机制造厂应用的较多。挠性加热器可用于任意直径的护环，一般由充水电缆在护环表面进行缠绕制成，为了改善护环端部的加热，边缘部份的线匝要缠绕密实些，中间可有一定的间隔，使其在加热时护环的温度更均匀些，为达到加热温度及加温时间要求，在采用挠性加热器时，可以多层缠绕，感应加热器的选择可

11、参见表2。感应加热器一般由三部份组成，一是线圈，二是接头，三是单项变压器。分述如下：线圈：上述已介绍，分钢性、挠性。这里介绍一下挠性线圈。挠性线圈为了保证在环境温度高，不使线圈绝缘损坏，一般采用充水电缆，充水电缆的电流密度选择一般为10001200A/cm2，冷却水25左右，水压0.150.2Mpa。在缠绕时，注意在护环表面要用石棉布缠2层，以防充水电缆被加热后的转子护环表面烫坏，在匝数的选择上一般用电流来判别。在护环加热时，充水电缆中的电流在1400A左右，当电流大小需调整时，可适当的调整线圈匝数。表2 护环感应加热系统参数型号TB1002TBM1502匝数1921电流（A）14001400

12、电压（V）7982.5有功功率（KW）7289视在功率（KVA）111114功率因数0.650.67加热时间(到250)3560电线长度（m）808585变压器变量（KVA）200200接头：接头的作用是既能使充水电缆的电流通过，又能使冷却水通过，是连接水路和电路的专用连接的接头。一般用黄铜或紫铜为材料，在其上有水路接头和电路接头。加热变压器：一般选取50HZ、150200KVA的单项干式变压器。二次电压为85V，二次电流为2000A左右即可。因加热变压器为单项变压器，投入及退出运行时，对电源系统的冲击较大，因此在现场进行转子环护加热时，最好采用一台闲置的低压厂用变压器，单独为加热变压器供电。

13、在采用感应加热时，要注意充水电缆的冷却水。在通电之前，要先通入冷却水，即先通水，后通电。在加热过程中，要保证冷却水连续，不能继水。一旦断水，应立即停电，采取其它措施。在加热完成后，不要急于断水，要充分考虑充水电缆能否被加热后的工件烫伤。3 TB1202、TBM1602型汽轮发电机转子护环拆装前的准备工作。这里谈的准备工作，是指拆装转子护环的技术准备和工具材料的准备。首先要阅读厂家的随机资料及图纸，掌握转子护环与转子的材质、内部结构、拆装原理和相应的技术要求，根据拆、装护环的目地和现场的实际情况、工期等，制定施工方案、安全技术措施，使要处理的问题的方法、注意的问题、施工步骤具体明确，包括定置摆放

14、图的绘制。其次要检查随机配套的转子护环拆卸工具是否齐全，对于缺少的马上进行加工，主要有大型拉马，2组6支拨动销，4支固定环型齿状键的专用卡具，除此而外，要制做2支悠锤（铜头）和吊装护环的卡环。加热设备的充水电缆、接头及加热变压器及电源选择，计算线圈匝数，选择好冷却水的水源及联接水管。做好各位置的标记，用划针、记号笔等方法，将护环与转子毂的各原始的相对位置标识清楚。（注意：不可用尖锐的金属物体，在转子毂及护环上刻出沟痕，以防因沟痕处的应力集中，造成转子及护环的损坏。这里要说明的是在转子与护环的原来位置线，沿轴线在转子毂上画出+1mm线，在转子护环首次加热到250时，将转子护环向轴子毂方向推到+1

15、mm线处，解除护环与转子毂对环形齿状键的紧力，以便在拨动环形齿状键时，使键条有活动裕度。除此之外，还要准备一定数量的石棉布、绑扎线、远红外测温仪、各种记录表格、钳形电流表、手锤等材料及用具。4、TB1202、TBM1602系列汽轮发电机转子护环的拆卸程序。（1）将中心环上顶在绝缘端环上的顶丝拆下，取出蝶性弹片，使中心环及绝缘端环之间不再受力。（2）将转子放置方向调整，使转子的大齿在垂直位置，检查各标志线全部画出、正确，转子的各支撑点，无阻碍护环移动的物体。（3）安装加热变压器的电源部份，并在转子护环上缠绕两层石棉布，绑扎紧固，按计算好的匝数，缠绕充水电缆，连接各端头，联接充水电缆的水路及与加热

16、变压器连接。（4）加热变压器送电前，先将充水电缆的水路通水试验，水流及水压调整好后通电，检查挠线加热器加热线圈的电流，如不合适，对线圈匝数进行调整。开始正式通电加热，每隔5min记录一次加热电流和护环温度，直到护环温度到25020。（5）将加热电源断开，用挂在行车上的悠锤将转子护环向转子毂侧撞击，使护环到达预先画好的+1mm线处，解除环形齿状键的紧力，自然冷却转子护环。（6）检查固定销的定位螺钉，拧出、锁边清理完毕，用随机配备的端头最窄的拨键销，放在图纸指定的槽内，头部插在环形齿状键的梯形齿的陕缝中，用手锤轻敲拨键销的尾部，同时移动固定销，边进边退。按梯形齿移动的距离，更换拨键销到端头最大的拨

17、键销，注意拨键销与固定销要相互配合，以防环形齿状键失去紧力，滑入键槽内。环形齿状键拨到位后，用随机带来的卡具，将环形齿状键固定。按上述方法，将其余的3个环形齿状键拨完并固定好，用塞尺在转子绕组槽与护环内部的环形齿状键的矩形齿是否有缝隙。有缝隙说明环形齿状键的齿已经进入到轴向的槽中，如无缝隙，再适当的调整环形齿状键的位置。（7）固定随机带来的拉马位置，并调整拉紧螺栓，使拉紧螺栓全部吃上力，将护环吊环安装上，用行车吊好。（8）重新合上加热电源，开始第二次升温到25020，温度到达后，断开电流，旋动拉紧螺栓，使护环沿轴向向外移动，同时在中心环与转子轴之间沿轴向垫上尺寸合适的木条，以使护环移动时，平行

18、于转子轴。（注意如用拉马，拉不动护环时，应找出原因。）当护环移动到于转子毂的紧力失去时，可（拆下加热线圈）采用悠锤撞击护环两侧，使护环的移出速度加快。（9）当护环移动离开转子毂时，并露出阻尼绕组时，要用自紧带将阻尼绕组捆好，防止阻尼绕组和绝缘瓦移位，散落到地上，记录不下来各阻尼绕组片和各绝缘瓦的相对位置，给修复后的转子找平衡的工作量增大。（10）护环拆下后，记录各环形齿状键的位置，拆下卡具，拿出环形齿状键，并将护环放置好，用石棉布包上，防止护环变形。5、TB1202、TBM1602系列汽轮发电机转子护环的安装程序。（1）护环回装前，要将整个护环内、外及结合面上的尘土、油污、锈蚀、斑痕清扫干净，

19、表面检查及探伤合格。（2）将绝缘瓦、阻尼绕组按原来的位置装配好，并用自紧带捆好。（3）将环形齿状键用卡具固定在原来的位置上，卡具要固定牢固，防止在安装过程中松动，造成环形齿状键移位。（4）将护环的卡环装上，用行车吊装到转子的端部，缓缓的插入到转子绕组端部线圈上，随着护环的插入及时的解开阻尼绕组上边的自紧带，直到护环移动到转子毂上时止，检查各环形齿状键的位置是否合适，并适当调整，安装好拉马和在转子护环上缠上石棉布。（5）将感应加热的充水电缆按预定的匝数缠绕上，连接端头、水路、电路，接好后，调整冷却水，水流、水压稳定后，开始通电加热，记录电流及护环温度，到护环温度到达250时，停电。（6）用拉马和

20、悠锤将护环移动+1mm线处，拆除加热线圈、拉马等装置，自然冷却。（7）将其中之一的固定销装入槽中，并顶在环形齿状键上，防止在拆下环形齿状键时，键落入键槽中。拆下环形齿状键的卡具，用小锤轻敲固定销尾部，使环形齿状键向工作位置移动，当固定销前进到原来的锁扣位置时，拧入固定螺钉，并锁死。其余的三个环形齿状键的操作方法同上。（8）将中心环上的蝶形弹片装上，用顶丝将蝶形弹片顶上，并将顶丝锁死，使中心环与绝缘端环，在弹力作用下，相对固定。通过以上操作，发现护环此时的位置在“+1mm线”处，并不在最初的原位线，这是因为当转子高速旋转时，在轴向力的作用下，护环将会向转子毂相反的方向移动，通过环形齿状键达到转子

21、与护环的紧力配合。结 论：在20世纪90年代进口的俄罗斯机组中，近几年已有几台发生转子元件的故障，有的电厂在修备中，采用了用明火加热的办法来拆卸和安装护环，这一作法应该说是极其冒险的作法。如果一旦发生因加热温度不均匀，导致护环机械强度下降，给今后的安全运行造成了潜伏性的隐患，如若损坏，在一段时期内将无法恢复发电机的运行，所带来的损失是巨大的。采用现场感应力的方法，其实不是一件太难的事情，而且采用感应加热方法，在加热的过程中，温度和温升时间的控制方便，加热过程简单，从本质上彻底的消除了明火加热对转子护环的损伤，是一种更科学的方法。参考文献1 （苏）.乌斯季诺夫 朱六义 译 吕全本 校 2 （苏）新西伯利亚动力设备制造厂发电机使用说明书。