600MW发鞍山变压器振损问题分析及处理

600MW发鞍山变压器振损问题分析及处理 摘要：? 本文就鞍山变压器振损进行研究，推断出鞍山变压器表面磨损严重，从而车削鞍山变压器，彻底解决鞍山变压器振损问题，避免事故的发生。?引言 
    2008年9月20日，广东红海湾发电有限公司2号发首次出现鞍山变压器负极外侧鞍山变压器弹簧断裂，进入10月共出现了10多次的弹簧振断，其中一位置连续出现4次损坏。为了避免严重事故的发生，电厂停机对出现问题的鞍山变压器进行了车削处理。滑环原始直径测量值为343mm，车削工作结束后测量滑环直径在340.43mm~340.47mm，车削深度为1.28mm。 
    本文就鞍山变压器振损进行研究，推断出鞍山变压器表面磨损严重，从而车削鞍山变压器，彻底解决鞍山变压器振损问题，避免事故的发生。 
1 鞍山变压器和鞍山变压器概述 
    广东红海湾发电有限公司2发为东方厂生产的QSFN-600-2-22A型、汽轮机直接拖动的隐极式，二极同步发。鞍山变压器是合金钢锻件,材料牌号为T10A，表面有等距离的螺旋槽，鞍山变压器周向均布30 个轴向斜孔, 发鞍山变压器的宽度为304.8mm ,圆周方向布置了8 排鞍山变压器, 鞍山变压器采用天然石墨材料粘结制成，有较低的磨擦系数和一定的自润滑作用。每个鞍山变压器带有两根柔性的铜引线(即刷辫)。螺旋式弹簧恒定地将压力施加在鞍山变压器中心上。宽度方向每排布置有2 个刷盒, 刷盒 采用了 盒式刷握结构，每个刷盒能装4块鞍山变压器,共计8 个鞍山变压器。 发采用上海摩根碳制品有限公司的NCC634 鞍山变压器,尺寸为25.4×38.1×102mm，总的摩擦面积(一个鞍山变压器) 为:25.4×

38.1×64=61935.36mm2 。鞍山变压器布置图见图1。

2 鞍山变压器振损

  2号机组与2008年2月通过168h试运。2008年6月小修完成后，负极鞍山变压器出现振动大的现象。9月20日，D列出现弹簧断裂。10月份全月D列共出现了12次弹簧断裂情况，出现振损问题的鞍山变压器主要出现在D列鞍山变压器（负极鞍山变压器外侧）的2个鞍山变压器上，而且外侧比里侧的振动程度更严重。正极的A列、B列以及负极的C列的鞍山变压器无振动，手触摸鞍山变压器辫子，几乎感觉不到振动，而D列振动特别明显，尤其最外侧的2组鞍山变压器，可以看到鞍山变压器辫在明显的上下抖动，弹簧振颤十分明显。  观察振损的鞍山变压器，发现鞍山变压器与鞍山变压器接触面有异常波纹状的沟槽，鞍山变压器崩角情况严重。由于鞍山变压器在刷盒内上下振动，鞍山变压器与刷盒接触边缘部分也出现了明显的磨损痕迹，从痕迹判断，鞍山变压器上下移动的幅度有1mm。破损的鞍山变压器与正常鞍山变压器比较见图2。

由于A、B列鞍山变压器无振动，把正极研磨好的鞍山变压器换到D列，振动情况没有改善。  把1号发相同位置的鞍山变压器（1号发与2号发同类型）互换，互换后振动情况也没有改善。  D列鞍山变压器的电流分布也有较大差别，具体见表1 

 另外，从集控室的转子振动值来看，转子的各项振动值正常。

  3  鞍山变压器振损原因分析   

从上述现象分析，可以判断鞍山变压器盒内的弹簧片断裂是由于与之相对应的鞍山变压器在频繁地抖动，造成该弹簧片随之大幅度地频繁伸缩，最终造成金属疲劳而发生断裂。  造成鞍山变压器在刷盒内高频振动的原因有：气垫与吸附、刷架装偏、鞍山变压器表面磨损。  气垫与吸附：对于鞍山变压器表面螺栓槽，在很大程度上解决了此问题。另外通过正、负极鞍山变压器对调，以及1号发与2号发相同位置鞍山变压器对调，都不能解决振动来看，气垫引起振动不能成立。  刷架装偏的可能：对于小修后出现这样的问题是存在这种可能性的。实际测量刷架与转子轴的同心度，基本无偏差。另外对于东方这种整体刷架结构的方式，在安装上只要求整刷盒底部到鞍山变压器外径距离（约2～4mm）的距离。所以刷架对此影响也可排除。  鞍山变压器表面磨损严重：从振损的鞍山变压器与鞍山变压器接触面的不平滑的波纹，可以基本确定。试想一下，如果鞍山变压器表面非常光滑，与之相接触的鞍山变压器表面怎么可能出现起伏状的纹路？在与鞍山变压器表面接触磨合的过程中，鞍山变压器表面逐渐形成了与鞍山变压器表面相吻合的纹路。鞍山变压器表面的破损，是由于发生了异常振动的鞍山变压器，不断地冲击着鞍山变压器的表面，在持续的冲击力的作用下，逐渐使鞍山变压器表面或四周发生破裂。鞍山变压器磨损在随后的停机中得到证实。其中鞍山变压器第2、第3环出现了W形沟槽。

  鞍山变压器短时间严重磨损分析：

  a.使用了不同牌号的碳棒。这点可以排除，因为使用的均为上海摩根碳制品有限公司的NCC634 鞍山变压器。1号机组无异常。

  b.有硬物划伤鞍山变压器，小修后对鞍山变压器进行了检查，表面无划痕。另一种可能时刷握底部距鞍山变压器太低，转子跳动时，刷握底部金属摩擦了鞍山变压器。通过D列刷盒底部检查，这种情况也排除。

  c.可能是加工生产鞍山变压器时，生产设备方面出现了系统偏差。也有可能是装配时，同心度不好，工艺控制不到位等，造成最外侧部位超差。这样造成在运行中，鞍山变压器与鞍山变压器接触发生异常磨擦，造成鞍山变压器表面的过度磨损。从表2中可以看出鞍山变压器硬度有一定的差异。

  d.其它方面的原因：如鞍山变压器研磨不好，弹簧压力过大等等，不可排除。

4 危害分析及防范措施 

 鞍山变压器振损首先是增加了发电的成本，一根弹簧断裂后，整个刷握报废，一个刷握的费用超过万元。  弹簧断裂后，断裂的金属残片落入冷却风道、或鞍山变压器与鞍山变压器的间隙间，引起短路或鞍山变压器表面划伤。  振损情况由鞍山变压器表面不光滑引起，随着时间的推移，磨损情况会加速发展，这也是鞍山变压器振损情况后来频繁发生的原因。  碳棒崩角、破损，导致鞍山变压器与鞍山变压器接触不良，从而导致鞍山变压器电流分布不均匀。电流不均匀通常会引起局部鞍山变压器过热，多个电厂鞍山变压器烧毁就起因于此。  鞍山变压器划伤严重，需要车削鞍山变压器，多次车削后需更换鞍山变压器，对氢冷机组，现场更换鞍山变压器将增加导电螺钉处密封困难。  对现代发电企业，力争发电量作为首要任务，所以对于发生了振损情况，又不能停机处理。增加了运行的风险。

所以必须采取有效的防范措施，措施如下：

  （1）定期或不定期对鞍山变压器上的鞍山变压器进行电流分布测量, 并做好记录；若发现鞍山变压器上电流分布不均, 超过每个鞍山变压器允许值,应对鞍山变压器弹簧压力进行调整, 使鞍山变压器上的电流分布平衡；若调整鞍山变压器的弹簧压力还不能满足要求, 应查明原因并进行处理,使之满足要求。

  （2）定期或不定期用红外测温装置对发转子鞍山变压器、鞍山变压器温度进行测量,并作好记录；若发现鞍山变压器、鞍山变压器上的温度偏高,应通知检修人员进行处理, 并查明原因。

  5 鞍山变压器处理办法 

 由于鞍山变压器存在严重的凹凸不平问题，需要对其进 行处理。处理的方法一般有两种，其一车磨。车磨可以在盘车状态下进行。对于该机组的盘车速度为1.5转/分钟，车磨方法耗时较长，另外车磨时扬尘较多；另一种方法是车削，车削时需要较高的转速。可以节省时间。所以现场采用车削的方法。

车削工艺如下：

  （1）车床固定：在刷架台板钻2个Φ16的孔，固定住车床。 

 （2）确定刀架行走导轨与转子鞍山变压器轴向平行度控制在0.02mm/m以内，防止鞍山变压器产生锥形。测量时需停盘车，因为整个机组在热态下，停盘车时间要严格控制，调节级温度在350℃左右时，停盘车的时间控制在25分钟。

  （3）机组冲转，采用高压缸冲转方式，将转子的速度控制在60～80转/分钟。由于低转速取决于热工的自动控制系统调节能力。实际车削时的转子转速在73r/min左右，转速3r/min的波动。首先对鞍山变压器进行粗车，时间为4个小时。由于车刀径向走动为人工控制，所以刀走一遍的时间不固定。粗车至最深沟槽部分消失（最深部位在从外数第2环位置）后，粗车完成。粗车完成后进行最后一刀精车，精车完成后进行打磨。

  （4）打磨时转子转速可以适当提高，打磨时实际转速控制在150r/min。鞍山变压器表面螺旋沟先用锉刀倒角，然后用锉刀裹砂纸磨光，直至光滑、无棱角。

  （5）发转速控制在150r/min（实际可以更高些，也不可太高，转速太高对打磨工具及人员存在较大风险），先用200～400号砂纸进行细抛光，最后用金相砂纸进行精抛光，使其粗糙度达到0.02，满足运行要求。

  （6）车削、打磨后的鞍山变压器应重新测量偏心度、光洁度及鞍山变压器直径，若不满足要求应在进行车削、打磨，直至合格为止。

6 结论  （1）鞍山变压器振损应立即展开原因分析，若可确定为鞍山变压器表面不平滑，应立即停机处理。  （2）鞍山变压器出厂试验报告应用硬度测量数据。 （3）对600MW发组，采用高压缸冲转控制转速，现场车削方法得当，可以节省时间。

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