发电机定子槽楔松动缺陷研究及修复处理

徐雷鸣，黄 巍，马奇英

(中广核核电运营有限公司，广州 深圳 510838)

1 发电机定子槽楔松动缺陷危害

在对某核电站4号汽轮发电机进行首轮解体检修过程中，检修人员发现定子槽楔松动缺陷，并在第一时间对松动槽楔进行复核，确认3槽77节、5槽42节、19槽42节、28槽41、46节及33槽42节槽楔松动。槽楔松动是影响机组运行槽楔松动的重大隐患，必须对松动槽楔进行修复处理。

定子槽楔的作用是为了将定子线圈可靠固定在定子槽内，降低机组运行时定子线圈受交变磁拉力而引起的振动幅值，减轻振动引起的绝缘磨损，确保机组可靠运行。在大型汽轮发电机运行时，槽内定子线棒受到各种交变电磁力的作用，上下层线棒之间相互作用和定子铁心的影响会产生径向作用力，线棒若压不紧就会在槽内出现双倍频率的径向振动。线棒电流与励磁磁通的相互作用还会产生一个与转子旋转方向相同的切向力，使线棒压向槽壁。

槽楔松动的根本原因是运行期间槽内线棒受到各种交变电磁力的作用产生振动以及槽楔热膨胀和定子铁心的摩擦，在长期运行下最终导致顶部压紧槽楔松动，形成缺陷，留下安全隐患。

若槽楔发生松动，线棒很容易出现振动，就会使线棒与槽壁发生摩擦，这不仅使绝缘磨损而且还使绝缘、股线疲劳变形，导致绕组寿命降低。此外，在发电机长期运行后槽楔振动加重压块磨损，而压块材质的热膨胀和蠕动变形，最终导致槽楔压块松动，槽楔内线棒松动，进而恶性循环。严重情况下可能导致定子线棒绝缘发生机械磨损及槽内放电，这直接威胁发电机安全稳定运行。因此，大型汽轮发电机定子槽楔在设计、制造、安装和检修阶段都应重点关注，降低松动可能，便于松动修复。

2 发电机定子槽楔结构介绍

通过对槽楔结构及其磨损机理进行深入研究，发现为防止槽楔松动、方便维修处理，TA1100-78型汽轮发电机定子槽楔在设计上采用由带斜度有“凹凸”面结构的两件组成。凹凸面有不同的半径，从而产生弹性力增加线棒的预紧力，使线棒在径向上不会发生松动，槽楔为从一端打入的斜楔，因而有一端为实心，另一端为空心，同时因槽楔缺口的存在使得槽楔具有被再次打紧的功能，如图1所示。在图1中，线棒与槽壁间有缝隙，内用半导体侧面垫条填充，除降低线棒与槽壁间电位差外还具有线棒切向固定的功能，如图2所示。

图1 槽楔结构

图2 槽楔及线棒结构图

该机型存在3种略有差异的槽楔结构(见图3)：端部槽楔、定子膛中央部位槽楔、直线部位槽楔。

图3 端部槽楔结构

3 处理方案及结果

3.1 检查标准

为防止槽楔松动，采用出厂时的检验标准对整体槽楔进行检查，通过专用敲击锤对所标记缺陷槽楔位置进行核实，检查标准如下。

(1)全部槽楔允许单个槽楔1/3松动，但小于等于总数量的45%。

(2)全部槽楔允许单个槽楔2/3松动，但小于等于总数量的5%。

(3)一个槽内不允许连续两块槽楔有同时松动的情况。

(4)不允许单块槽楔有全部松动的情况。

(5)端部槽楔不能出现松动情况。

3.2 处理方案

针对3种槽楔松动缺陷制定了两种具体处理方案：由于定子膛中央和直线部位的槽楔都带有缺口且无销钉，可直接通过专用工具对缺口敲击达到对槽楔的紧固，其敲击方向均为定子中心。若修复后仍不达标就需要对该槽楔块进行更换。汽励端部槽楔存在固定销钉，必须先将旧槽楔破坏取出，更换下方凸形楔块，再重新打紧并钻孔，最后重新销钉固定并用专用胶固化。

3.2.1 定子膛中央和直线部位的槽楔处理

(1)根据槽楔结构设计并制作槽楔打紧专用工具1(见图4)。

图4 槽楔紧固专用工具1

(2)准备树脂锤子、改锥、吸尘器等常用工器具和专用工具1(见图5)。

图5 专用工具

(3)将专用工具对准松动槽楔缺口，保证凸出卡销全部在槽内，用适当的力进行敲击，注意防止力量过大敲裂槽楔，再用专用敲击锤检查。直至合格。若仍不合格，即退槽处理，将整槽的槽楔退出然后更换(见图6)。

图6 定子膛中央槽楔和直线部位槽楔处理

3.2.2 汽励端部槽楔处理

(1)准备树脂锤子、电钻机、扁铲等常用工器具，根据槽楔结构设计并制作槽楔打紧专用工具2(见图7)。

图7 槽楔打紧专用工具2

(2)首先将端部凹形楔块及销钉破坏拆除，注意防异物(见图8)。

图8 破坏端部槽楔

(3)取出凸形楔块和其下的调节垫片，因端部槽楔调节垫片之间、调节垫片与滑移垫条之间采用环氧粘接，需使用匾铲将调节垫片剥除，如图9所示。

图9 剥除调节垫片

(4)更换新的凹形、凸形楔块和调节垫片，调整合适后在凹形楔块和调节垫片间涂抹AV138和HV998环氧胶，将凸形楔块安装后使用端部专用工具对槽楔进行紧固，如图10所示。

图10 端部槽楔的紧固

(5)使用电钻机对准凹形楔块孔对底部凸形楔块进行打孔，销钉涂抹AV138和HV998环氧胶后打入固定孔内固化，如图11所示。固化24 h后，再次检查槽楔合格无松动。

图11 端部槽楔钻孔及固化

3.2.3 处理结果

处理结束后使用专用敲击锤对所发现15处槽楔松动缺陷进行检查，结果全部符合标准，处理结果满意。处理完后的效果如图12所示。

图12 处理完后的效果图

4 结语

在某核电站4号汽轮发电机首轮大修中发现定子槽楔松动缺陷，其根本原因是由于运行期间槽内线棒受到各种交变电磁力的作用产生振动以及槽楔热膨胀和定子铁芯的摩擦，在长期运行下最终导致顶部压紧槽楔松动，形成缺陷，留下安全隐患。通过对槽楔结构及其磨损机理进行了深入研究，使用专用工具敲紧和更换的方法，制定了详尽的修复处理方案，成功的处理了该缺陷，保证了机组的安全稳定运行，同时该方案已推广至集团内同类型机组。