龙滩巨型水轮发电机转子链条键散开问题分析

刘 宇，王书枫

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)



龙滩巨型水轮发电机转子链条键散开问题分析

刘 宇，王书枫

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

以龙滩巨型水轮发电机转子链条键的事故为依托，对转子链条键的结构及存在的问题进行了详细的分析，并提出了链条键散开的处理办法，为今后巨型水轮发电机转子链条键的安装、运行和维护提供有益借鉴和建议。

水轮发电机；转子；链条键

0 引言

龙滩巨型水轮发电机组为单机容量700 MW，经过多年的安全稳定运行，也暴露出来一些问题。

2015年11月30日至12月24日，龙滩电站按照计划对7号机进行C级检修，同时进行了机组调速器改造。12月21日，按照规定进行了25%、50%、75%、100%额定负荷下的甩负荷试验。100%甩负荷时，机组有功功率为700 MW，无功功率为34 Mvar，监控记录最高转速146.23 r/min。该试验结束后进行发电机全面检查时，发现机组磁极都有不同程度离心位移的情况，其中几个磁极位移严重，磁极键已经损坏，并卡在磁极与磁轭之间。

龙滩机组发电机转子磁极和磁轭之间采用链条键和调整垫片打紧，如图1所示。链条键由多片链条单片交错叠在一起，用螺栓和螺母把紧成为一体，如图2所示。从事故照片看，把紧螺栓已经断裂，端部链条键已经完全散开，如图3、图4所示。

图1 链条键打紧结构图

图2 链条键结构图

图3 链条键散开照片图

图4 链条键散开照片图

1 链条键散开问题分析

1.1 链条键结构特点

在巨型机组设计中，磁极与磁轭连接采用鸽尾连接结构时，磁极键一般采用成对的锯齿形结构，我们称之为链条键结构。这种磁极键斜率大，采用锯齿形结构，有效保证长铁心磁极充分打紧，打键容易。此连接结构缺点磁极键采用斜向打紧固定，如果磁极及磁轭叠片产生直线度偏差或局部凸起，易造成磁极键虚打紧，磁极键产生松动的可能性大。机组过速后，由于磁轭存在残余变形，磁轭冲片切向产生错牙，也容易造成磁极键松动。正常安装的链条键端部如图5所示。

图5 正常安装的链条键端部图

1.2 问题分析

从链条键散开的情况看，链条键端部把合螺栓已经断裂。将出现问题的链条键拔出后，靠上部的螺栓有多个断裂。 从受力的角度分析，链条键由于处在磁极和磁轭之间的鸽尾槽内，承受本身的离心力和打键紧量，但这些力不足以导致螺栓断裂。不能忽视的一点是打键本身。我们知道，链条键本身是由薄钢板叠成，由螺栓把紧，当打键时，不正确的打键方式会给键的端部一个偏心力，这个偏心力会给端部把紧螺栓一个轴向力。这个偏心力是一个冲击载荷，使得链条键端部螺栓产生严重缺陷甚至已经断裂。把紧螺栓断裂本身并不会导致链条键散开，说明还有外在的力存在。通过分析，磁极上承受的电磁力由于气隙的不均匀为交变力，再由于磁极和磁轭本身直线度不好，导致在键的位置局部虚空。链条键上有缺陷的把紧螺栓在交变力的作用下逐渐断裂并脱离键，最终导致链条键散开。

2 链条键散开问题处理

如果链条键的把紧螺栓不断裂，链条键就不会散开，所以，主要是防止链条键把紧螺栓断裂。那么在打键的时候，不能直接打在键的端部，防止打偏。打键前，在键的端部垫一块厚铜板，减弱打键冲击力。打完键后，在键的端部铺焊一层，保证其整体性。

3 结语

链条键可以节省磁轭径向空间，并且键的斜率可以很好的保证，但是对磁极和磁轭的直线度要求较高。为防止该类问题的产生，链条键结构的转子一定要保证磁极和磁轭的直线度，以及打键时要注意不要打偏，为巨型机组的安全稳定运行提供可靠保证。

刘宇，1982年生，男，工程师，长期从事水轮发电机的设计工作。

王书枫，1982年生，女，工程师，长期从事水轮发电机组调速器设计工作。

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