土耳其600 MW超临界机组发电机轴颈磨损原因分析及处理

李晓强，谭立锋，苏 东

(1．东北电业管理局第一工程公司，辽宁 铁岭 112000;2．元宝山发电有限责任公司，内蒙古 赤峰 024070;3．东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006)

土耳其EREN电站是由中国机械设备进出口总公司 (CMEC)总承包、我国出口的首台600 MW超临界燃煤机组，2008年5月开始建设，2010年12月竣工。

EREN电站采用2台上海汽轮发电机有限公司生产的600 MW等级水－氢－氢汽轮发电机，型号为QFSN－600－2－YHG。

1 事故经过

1号机组首次满负荷试运5 h左右，发现锅炉有爆管迹象，立即停机检查。再次启动，汽轮机冲转至2 000 r/min时，发现发电机7号瓦处漏氢严重，被迫停机。揭瓦检查，发现汽端密封瓦处轴颈磨损，最深达0.6 mm，宽14 mm，见图1。

2 原因分析

图1 轴颈磨损情况

a． 密封油油质劣化，导致密封瓦的浮动性能变差。密封瓦在油膜中运动时受到的阻力增大，使瓦不能自由浮动。

b． 密封瓦中带有杂质，杂质随同密封油进入到密封瓦油腔后，与密封瓦发生摩擦，导致密封瓦卡涩。

c． 密封瓦系统部件加工时残留铁屑清扫不彻底，油系统冲洗存在死区，高负荷时油温油压扰动杂质可能带入密封瓦。

d． 油系统内部不清洁，颗粒物超标，密封瓦油路堵塞。密封瓦回油不畅，在油腔中密封油不能维持稳定压力，对密封瓦不能产生持续稳定的作用力，造成密封瓦与转子接触，使其浮动性变差。

e． 密封瓦两侧的作用力不平衡，产生过大的压力差，使密封瓦受到较大的轴向推力，导致密封瓦不能正常浮动。

f． 系统阀门卡涩、开关不灵活，造成油压波动，进入密封瓦的油压不稳定。

g． 密封油的参数设置不合理，使密封瓦不能产生正常的浮动力。由于密封瓦与转子之间的间隙很小，所以一旦密封瓦不能自动调整就会产生摩擦。密封瓦结构示意图如图2所示。

图2 密封瓦结构

3 修复方法

大型机械轴系表面损伤的处理，目前比较成熟的方法从工艺上可分为4类;机械加工法 (车削法)、微弧焊接法、电刷镀法和贴片修补法。

a． 机械加工法是在保证轴系直径设计裕度范围内，通过去除轴表面部分母材、消除伤痕等达到修复轴表面的目的。在满足具体加工条件和机械加工能力、保证加工质量的条例下，机械加工法是最彻底的消除磨损面、恢复轴颈功能方法，特别适用于大面积、不规则多划痕轴颈损坏情况。

b． 微弧焊接法是采用堆焊原理，在被机械划损的凹坑中堆填康镍高合金，然后再经机械或手工打磨修补恢复轴颈原状，使之达到原有的使用功能。这种方法特别适用于小面积、划痕凹坑数较少的轴颈损坏情况。

c． 电刷镀法是一种修复大轴表面损伤的工艺。其基本原理来源于电化学反应，是电镀的一种特殊形式。不用电解液镀槽，以专用直流电源的负极接工件，正极接刷镀笔，刷镀笔蘸上金属溶液，与工件接触并相对运动，使溶液中的金属离子在电场作用下沉积在工件上，一直达到要求的覆盖厚度，使轴颈复原，达到修补的目的。这种方法没有增加削除轴颈加工量，也没有因热效应产生而改变轴局部的金相组织结构，不影响轴的机械性能，所以非常安全，设备也简单，特别适用于浅表划磨损伤且精度、材质要求很高的轴颈损坏情况的修复［1］。

d． 贴片修补法是利用微弧焊原理，把金属贴片焊接在工件上，再经磨圆，修复损坏的轴颈部位［2］。这种方法较适用于局部金属剥落情况，较少应用于大型电站转动机械的旋转划伤。

4 应用电刷镀技术修复轴颈磨损

事故发生后，EREN寻找国内发电机厂工作人员，采用我国成功的电刷镀修复技术，对大轴进行镀铜处理。拆除发电机密封瓦后，发现密封瓦位置的轴颈磨损较严重，磨损划痕最深达0.6 mm，宽14 mm。采用人工手持刷镀笔往复运动，而转子不动的方式进行修复。按照电刷镀的工艺措施:沟槽整形、机体保护、清洗、活化、镀过滤层、镀填补层、打磨、修平、抛光，通过技术人员的努力，电刷镀工作顺利完成。经检查，修复后的轴颈其镀层外观光滑，与机体周边结合良好，修补工作结束后，装回钨金密封瓦，按原安装要求调整好密封瓦间隙。修复后的轴颈示意图如图3所示。

图3 修复后的轴颈

轴颈修复结束后，投入密封油系统和发电机氢系统。机组重新启动，观察密封油的运行情况，发现系统稳定，油泵出口处无油压波动现象。经过1个多月的运行观察，无论机组工况是否变化，密封油泵的出口油压都能稳定在设计范围内，彻底消除了油压波动现象［3］。发电机内的氢气泄漏量也控制在合理范围内，满足设计要求。保证了机组的顺利移交和设备的稳定安全运行。

5 预防措施

a． 保证密封油系统的清洁，对有可能产生问题的部位进行彻底的检查和处理［4］。

b． 对油管路进行彻底冲洗，不留死角。

c． 对密封瓦及瓦盖的加工孔等要进行全面清洗。对阀门特别是差压阀进行内部清洁，防止阀门卡涩［5］。

d． 要有足够的油系统冲洗时间，不可盲目求进度。

e． 管道、设备清洁有专人负责，逐级验收。

f． 尽可能模拟运行工况 (压力、温度)进行冲洗。

g． 加强主机润滑油系统的管理和对其油质的监控［6］。

6 结束语

土耳其600 MW超临界机组发电机轴颈磨损的修复工作非常成功，经过1年多的运行实践表明，机组的密封油压、漏氢量都控制在设计范围内，这为今后与土耳其更好的合作打下了坚实基础。

［1］ 杨细瑛．300 MW发电机转子轴颈拉伤的电刷镀修复 ［J］．广西电力，2001，24(3):13－15．

［2］ 姚春江．汽轮机和发电机转子轴颈缺陷处理［J］．四川电力技术，2004，27(4):27－29．

［3］ 宋鸿昌．汽轮机轴瓦磨损的原因及处理［J］．电力安全技术，2008，10(4):58．

［4］ 赵汉杰，梁 威．华能太仓发电厂300 MW汽轮机电机轴颈损伤的在线修复 ［J］．热力发电，2005，34(12):77－79．

［5］ 胡光明，阚伟民．应用电刷镀技术修复汽轮发电机转子轴颈磨损 ［J］．广东电力，2003，16(1):65－67．

［6］ 戴 平．200 MW发电机组轴颈损伤分析与修复［J］．广东电力，2008，21(6):61－63．