全國(guó)范圍內(nèi)連續(xù)20多個(gè)月的電力供應(yīng)短缺情況已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。在短期內(nèi)難以彌合供需缺口的情況下,一些地方政府采取給安裝自備發(fā)電機(jī)組或分散式電源系統(tǒng)的企業(yè)予政策、技術(shù)上扶持的舉措,促成了自備發(fā)電機(jī)組或分散式電源系統(tǒng)的發(fā)展,使在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)總?cè)萘窟_(dá)數(shù)千萬kW的機(jī)組陸續(xù)投入運(yùn)行。勵(lì)磁機(jī)是自備發(fā)電機(jī)組或分散式電源的重要組成部分,其安全運(yùn)行與否不僅關(guān)系著交流發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行,而且關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于勵(lì)磁機(jī)故障而引發(fā)的自備發(fā)電機(jī)組停機(jī)通報(bào)不時(shí)傳出。作者針對(duì)工作中遇到的兩例勵(lì)磁機(jī)設(shè)備故障做一淺析,供有關(guān)設(shè)備維護(hù)人員參考,以便盡快恢復(fù)故障設(shè)備的運(yùn)行。
1設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量問題引發(fā)的事故
1.1事故經(jīng)過
某發(fā)電廠#9發(fā)電機(jī)為QFS—125型(Ue為13.8kV、轉(zhuǎn)子Ie為1635A),其主勵(lì)磁機(jī)為ZLG—550—30型(550kW、300V、1832A并激),系上海某電機(jī)廠1974年產(chǎn)品。發(fā)電機(jī)負(fù)荷120MW,75Mvar,轉(zhuǎn)子電流1500A。某日,在沒有任何勵(lì)磁調(diào)整的情況下,無功負(fù)荷突然大幅度擺動(dòng),從75Mvar擺至50Mvar;勵(lì)磁機(jī)出風(fēng)口冒黑煙,整流子火花嚴(yán)重,火花長(zhǎng)約60~70mm,碳刷大部分被打碎,機(jī)組被迫緊急停運(yùn)。檢查發(fā)現(xiàn)主勵(lì)磁機(jī)84塊碳刷有81塊被打碎,整流子表面局部過熱,部分整流片凸片。按檢修規(guī)程進(jìn)行了冷態(tài)下車削處理。然后開機(jī),當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電壓升至7kV,轉(zhuǎn)子電流400A時(shí),再次出現(xiàn)碳刷被打碎現(xiàn)象,造成二次停機(jī)。經(jīng)測(cè)量整流子偏心0.17mm(>0.05mm的技術(shù)規(guī)范),且有個(gè)別換向片凸起,相鄰片最大高低差為0.07~0.08mm。
1.2原因分析
根據(jù)現(xiàn)象和檢查分析認(rèn)為,該型號(hào)勵(lì)磁機(jī)在設(shè)計(jì)和制造方面存在先天不足。
1.2.1設(shè)計(jì)方面
550kW同軸直流勵(lì)磁機(jī)是國(guó)內(nèi)最大容量的同軸直流勵(lì)磁機(jī)。其整流子直徑Φ350mm,圓周速度大約為55m/s。按照公式P=1.8×108/n(kW)計(jì)算,直流勵(lì)磁機(jī)的極限容量為600kW(一般勵(lì)磁機(jī)容量是發(fā)電機(jī)容量的0.25%~1%),制造廠要求使用的DS-74B型碳刷只能適用在50m/s的圓周速度下運(yùn)行。而在高于50m/s速度下運(yùn)行時(shí),勢(shì)必使整流子表面溫度升高。加之,大直徑高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的同軸直流勵(lì)磁機(jī),整流子所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力較大,以致于使整流片發(fā)生變形。另外,550kW勵(lì)磁機(jī)采用同軸風(fēng)扇冷卻,原設(shè)計(jì)的風(fēng)道走向不合理,加上3道風(fēng)圈的影響,使整流子表面各部分冷卻不均勻,整流子各部分的熱變形也不一致,以及碳粉對(duì)整流子表面污染等。
1.2.2制造方面
1)整流片的材質(zhì)硬度偏低(硬度為45度),容易磨損、變形;
2)制造工藝粗糙,整流片之間的高度誤差較大,片間云母墊層厚薄不均,各片間的緊力有差異,因此受熱后各片變形不等;
3)楔形推拔的緊力沒有明確規(guī)定,時(shí)緊時(shí)松,過緊可能造成整流片拱起,過松可能使整流片晃動(dòng);
4)整流子的組裝采用冷套冷壓工藝,沒有采取熱變形處理,其內(nèi)應(yīng)力沒有釋放出來,而組并頭套開焊,造成磁不平衡也是又一誘因;
5)DS-74B碳刷材質(zhì)不良,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,刷尾易松脫造成碳刷過熱,反過來造成碳刷卡死、冒火;
6)整流子中心不在勵(lì)磁機(jī)的幾何中性面上,刷桿距離不等影響換向效果;
7)整流子不園,光潔度低,表面氧化膜建立不起來,片間云母片凸出,以及整流子表面污染等。