邢博
河北衡丰发电有限责任公司
摘要：本文主要介绍某公司2号主励磁机冷却器两次漏水停机事故。通过这两次事故，介绍了主励磁机异常振动的危害，并通过一系列试验、测量、计算确定异常振动的原因，由此提出了检修期间应采取的防范措施，为同类型发电机组隐患的治理提供借鉴。
关键词：主励磁机；冷却器；轴向磁力中心；异常振动
引言
某公司2号发电机组由哈尔滨电机厂制造，主励磁机额定容量1454 KVA，输出电压360 V，输出电流2300 A，励磁电压21 V，励磁电流264 A，1995年投入运行。2018年4月4日9时21分，发电机报转子一点接地，运行人员检查发现2号主励磁机底座台板有水，A组冷却器管板处有水流，立即停机解体检查，发现A组冷却器冷却水管中部漏水，找出漏水管后在两端用锥形尼龙棒封堵，冷却器气密试验合格后回装开机。之后，同年8月6日0时40分，2号主励磁机再次出现B组冷却器漏水事故，停机解体检查发现与第一次漏水部位一致。
1 事故原因
综合分析两次漏水部位及与同类型其他机组比较，发现造成漏水的原因主要有2种：
1.1冷却器工艺问题
检查发现两次漏水都发生在冷却水管的中间与中部管板接触处，中部管板厚度不够，且冷却水管穿过管板时直接接触，两者长期摩擦导致冷却水管磨损终致漏水。
1.2主励磁机异常振动
1.2.1 确认2号主励磁机存在异常振动
同在有功250MW下，1号主励磁机与2号主励磁机相同位置的振动对比如表1、表2所示。
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由表1与表2对比可以看出：在同负荷下2号主励磁机能检测到的振动值都要远远高于1号主励磁机，其中相同位置本体西侧轴向振动值超出了4倍，由此判断2号主励磁机存在原因未知的异常振动，而正是这异常振动加剧了本文中冷却水管与中部管板之间的摩擦，如果不及时解决，将对机组长周期安全运行造成严重威胁。
1.2.2 主励磁机异常振动的危害及原因分析
主励磁机主要由定子、转子、冷却系统组成，如果存在异常振动会造成自身碳刷和滑环异常磨损，定子绕组绝缘下降甚至击穿，冷却器水管、焊接点开裂等一系列严重问题。
在机组运行及停机检修过程中不断进行跟踪、检查、测量、计算，对各项原因进行进行逐条分析。停机检修前打开励磁机地脚盖板发现地脚螺栓未松动，地面、基础台板振动都不超标。
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表3为有功250 MW下，汽机#7、#8瓦（主励磁机两侧的瓦）的振动值，由表我们可以看出瓦的X、Y方向振动均合格，所以轴系中心找正正常。如果主励磁机定、转子轴向磁力中心未重合，那么定转子之间的电磁力的作用总是趋向对齐，与错位的机械力形成作用力和反作用力，结果就是Z向振动超标，表3中我们可以发现，发电机侧#7瓦Z向振动偏大，副励磁机侧#8瓦Z向振动达到了5.0丝，所以要消除主励磁机异常振动，就要对主励磁机轴向磁力中心是否重合需要进行进一步验证。
1.2.2.1 轴向定、转子磁力中心重合验证
1.2.2.1.1 计算转子轴向胀差
根据热胀冷缩原理可知，停机后汽轮机转子由于进入冷态会收缩，而主励磁机转子与汽轮机转子是同轴，所以也会收缩。如果要测定、转子轴向磁力中心偏移量就必须求得转子的收缩量，即转子胀差。
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根据推算，定、转子磁力中心偏移量=（副励磁机侧定、转子铁芯差值—发电机侧定、转子铁芯差值）÷2。
图4为主励磁机定、转子磁力中心完全重合简图，根据随机所带图纸可知定子铁芯总长815 mm，转子铁芯总长801 mm，所以正常运行中发电机侧与副励磁机侧定、转子铁芯差值为7 mm，偏移量为0，定转子轴向磁力中心一定重合。但实际测量得出定子铁芯总长816 mm，转子铁芯总长795 mm，所以正常运行中发电机侧与副励磁机侧定、转子铁芯差值为10.5 mm，此时偏移量为0，定转子轴向磁力中心一定重合。
1.2.2.1.3 计算定、转子轴向磁力中心偏移量
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机组运行中无法直接测量两侧定、转子铁芯差值，只有停机解体且转子在定子堂内才能测量，但这种情况下测量数据极难，且精度很难得到保证，我们采取的是方法是停机后拆除主励磁机的发电机侧、副励磁机侧端盖，然后测量发电机侧定子铁芯与转子风扇外端面的距离X，副励磁机侧定子铁芯与转子风扇外端面的距离Y，则X=发电机侧定、转子铁芯差值+护环长度+转子风扇厚度，Y=副励磁机侧定、转子铁芯差值+护环长度+转子风扇厚度。由于转子向发电机侧收缩了9 mm，则定、转子实际位置简图如图5所示，那么可以求得运行中实际定、转子磁力中心偏移量=[（Y+9）-（X-9）]/2，在发电机侧分上南、上北、正上分别测得X值均为391 mm，副励磁机侧同样分上南、上北、正上分别测得Y值为：366 mm、364 mm、364.5 mm，由公式可得出定转子磁力中心偏移量为3～4.5 mm，即主励磁机实际运行中转子铁芯向发电机侧偏移了3～4.5 mm，定、转子轴向磁力中心未重合。
1.2.2.1.4 验证定、转子磁力中心偏移量
检查主、副励磁机定子均有稳钉，且稳钉固定良好，所以定子位置未发生过变化。由于主、副励磁机转子同轴，因此如果主励磁机实际运行中转子铁芯向发电机侧偏移了3～4.5mm，那么副励磁机实际运行中转子铁芯也应该向发电机侧偏移相同距离。根据上述测量主励磁机定、转子铁芯偏移量计算方法及公式，我们实际测得副励磁机实际运行中转子铁芯也应该向发电机侧偏移了3.5～4.5 mm，由此我们完全可以判定主、副励磁机定、转子轴向磁力中心未重合。
2处理方法
从上述分析可知，漏水事故频繁发生主要是由于冷却器自身结构问题和主励磁机异常振动引起。因此，解决频繁漏水的问题需要两个步骤第一步是改变冷却器结构；第二步是消除主励磁机异常振动，防止再次发生漏水停机事故。
2.1改变冷却器工艺
原冷却器运行多年，冷却水管均已磨损严重，为防止事故再次发生，必须进行更换。联系冷却器生产厂家，对新订制的冷却器提出工艺改进意见：一、增加中部管板厚度；二、冷却水管与中部管板连接处增加防摩擦措施。
2.2使定、转子轴向磁力中心重合
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从图9中可以发现所有检测到的振动值都有了大幅度下降，其中本体东侧径向振动值下降了10倍多，有效地解决了励磁机的异常振动，同时消除了由于异常振动可能导致的一系列问题，大大提升了机组的安全稳定运行能力。
4结论
异常振动在生产实际中容易被忽视，但常常造成重大事故，广大运行人员和检修人员要充分认识到它的危害性，同时掌握测振方法，将振动测量由高、低压电机推广到发电机氢冷器、励磁机冷却器、进出水管道等设备，一旦发现问题应立即进行分析处理。