某自备电厂励磁机故障原因与消除措施浅析

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-30 原文发表:2007-06-30 人气:1

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全国范围内连续20多个月的电力供应短缺情况已成为社会关注的热点之一。在短期内难以弥合供需缺口的情况下，一些地方政府采取给安装自备发电机组或分散式电源系统的企业予政策、技术上扶持的举措，促成了自备发电机组或分散式电源系统的发展，使在沿海经济发达地区总容量达数千万kW的机组陆续投入运行。励磁机是自备发电机组或分散式电源的重要组成部分，其安全运行与否不仅关系着交流发电机组的稳定运行，而且关系到企业的经济效益。由于励磁机故障而引发的自备发电机组停机通报不时传出。作者针对工作中遇到的两例励磁机设备故障做一浅析，供有关设备维护人员参考，以便尽快恢复故障设备的运行。

1 设计与制造质量问题引发的事故

1.1 事故经过

某发电厂＃9发电机为QFS—125型（Ue为13.8kV、转子Ie为1635A），其主励磁机为ZLG—550—30型（550kW、300V、1832A并激），系上海某电机厂1974年产品。发电机负荷120MW，75Mvar，转子电流1500A。某日，在没有任何励磁调整的情况下，无功负荷突然大幅度摆动，从75Mvar摆至50Mvar；励磁机出风口冒黑烟，整流子火花严重，火花长约60～70mm，碳刷大部分被打碎，机组被迫紧急停运。检查发现主励磁机84块碳刷有81块被打碎，整流子表面局部过热，部分整流片凸片。按检修规程进行了冷态下车削处理。然后开机，当发电机定子电压升至7kV，转子电流400A时，再次出现碳刷被打碎现象，造成二次停机。经测量整流子偏心0.17mm（>0.05mm的技术规范），且有个别换向片凸起，相邻片最大高低差为0.07～0.08mm。

1.2 原因分析

根据现象和检查分析认为，该型号励磁机在设计和制造方面存在先天不足。

1.2.1 设计方面

550kW同轴直流励磁机是国内最大容量的同轴直流励磁机。其整流子直径Φ350mm，圆周速度大约为55m/s。按照公式P=1.8×108/n(kW)计算，直流励磁机的极限容量为600kW（一般励磁机容量是发电机容量的0.25％～1％），制造厂要求使用的DS－74B型碳刷只能适用在50m/s的圆周速度下运行。而在高于50m/s速度下运行时，势必使整流子表面温度升高。加之，大直径高转速下运行的同轴直流励磁机，整流子所产生的机械应力较大，以致于使整流片发生变形。另外，550kW励磁机采用同轴风扇冷却，原设计的风道走向不合理，加上3道风圈的影响，使整流子表面各部分冷却不均匀，整流子各部分的热变形也不一致，以及碳粉对整流子表面污染等。

1.2.2 制造方面

1）整流片的材质硬度偏低（硬度为45度），容易磨损、变形；
2）制造工艺粗糙，整流片之间的高度误差较大，片间云母垫层厚薄不均，各片间的紧力有差异，因此受热后各片变形不等；
3）楔形推拔的紧力没有明确规定，时紧时松，过紧可能造成整流片拱起，过松可能使整流片晃动；
4）整流子的组装采用冷套冷压工艺，没有采取热变形处理，其内应力没有释放出来，而组并头套开焊，造成磁不平衡也是又一诱因；
5）DS－74B碳刷材质不良，产品质量不稳定，刷尾易松脱造成碳刷过热，反过来造成碳刷卡死、冒火；
6）整流子中心不在励磁机的几何中性面上，刷杆距离不等影响换向效果；
7）整流子不园，光洁度低，表面氧化膜建立不起来，片间云母片凸出，以及整流子表面污染等。

1.3 处理措施

根据上述检查分析，在现场采取了加温、热压、热车削整流子的方法进行处理，整个工艺过程如下。

1）恢复标准工艺，对励磁机转子及整流片采用热套、热压及6h的加热变形处理，以便消除应力。加温前冷态背紧整流子。励磁机解体检查清扫后，检查楔形推拔张圈的紧力，一般为13t，用敲击法，听声音和振动，看背紧螺丝帽是否紧固。在背紧螺帽止钉处开一斜槽口，用12磅锤子加垫铁打紧背帽，并随时用2磅小锤检查背帽的紧固情况，直至紧实为止。

2）整流子冷态紧固后，将电枢整体推入烘房加温，烘烤中最高温度不得超过120℃；保持120℃（实际只加热到110℃）6h，使整流子尽量变形；电枢各部分温度要均衡，防止局部超温使绝缘损坏。整流子在热状态下紧固。在加温热变形后，对楔形推拔背帽再进行紧固，用敲击法检查紧固情况，然后装复新止钉。止钉的重量应考虑背帽减轻的重量。

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