徐 力

(四川蜀港水電工程技術(shù)有限責(zé)任公司，四川 成都 610041)

1 概 述

機(jī)組轉(zhuǎn)子由圓盤式轉(zhuǎn)子中心體、疊片磁軛、磁極等構(gòu)成。中心體為整體不分瓣結(jié)構(gòu)，在其外圓側(cè)疊裝磁軛，磁 軛 內(nèi) 徑 為3 890 mm，外 徑 為5 349.2 mm，磁軛高度為2 256 mm，掛裝磁極后直徑為6 012 mm；磁軛沖片厚3.2 mm，錯(cuò)開一個(gè)磁極3片一疊，疊裝完成后，插入鉸制螺桿并緊固使其成為一體。

2 事故過程

在2#機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行過速試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)導(dǎo)葉開度為90%、轉(zhuǎn)速達(dá)到480 r/min時(shí)迅速關(guān)閉了導(dǎo)葉，轉(zhuǎn)速下降到20%Ne時(shí)投入了制動(dòng)器。在投入制動(dòng)風(fēng)閘時(shí)聽到異常的響聲，停機(jī)后進(jìn)入機(jī)坑檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁軛內(nèi)徑側(cè)一根M36×2 403 mm鉸制銷釘螺栓斷裂，斷裂的位置在制動(dòng)板內(nèi)的磁軛拉緊螺母處。多數(shù)制動(dòng)風(fēng)閘的閘板已經(jīng)掉落，全部制動(dòng)閘板固定座和粉塵收集罩不同程度地?fù)p壞。為了擴(kuò)大檢查范圍，再次對(duì)轉(zhuǎn)子螺栓進(jìn)行仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，另一根斷裂的螺桿只是沒有掉下來。之后，還發(fā)現(xiàn)了磁軛沖片擰緊的螺母與磁軛沖片有些螺栓之間出現(xiàn)了間隙。轉(zhuǎn)子磁軛壓板和制動(dòng)器撐塊本來在安裝時(shí)是沒有間隙的，過速后，經(jīng)過檢查均發(fā)現(xiàn)其有間隙，其中制動(dòng)器撐塊的最大間隙為2.2 mm，磁軛壓板的間隙經(jīng)測(cè)量最大為0.85 mm。

3 事故現(xiàn)場(chǎng)情況

發(fā)生事故后，設(shè)計(jì)院、設(shè)備廠家、監(jiān)理、施工等各方均派出人員赴現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)制動(dòng)板和斷裂的螺桿及螺母進(jìn)行檢查測(cè)量。事故現(xiàn)場(chǎng)情況如下：

(1)從螺桿和螺母的斷裂面看，螺桿是一次性斷裂，斷裂面均勻細(xì)密，可以排除疲勞斷裂，故判定螺母是在投入制動(dòng)時(shí)帶入制動(dòng)板后撕裂的。

(2)從螺桿斷裂處的螺母痕跡看，螺母與孔之間有嚴(yán)重的偏心。經(jīng)檢查，其它幾處也有一定的偏心，但偏心程度相對(duì)較小。

(3)制動(dòng)板上有部分螺母擋塊焊在內(nèi)徑側(cè)和兩側(cè)面，而廠家圖紙要求擋塊應(yīng)焊在外徑側(cè)。

(4)從兩根斷裂的螺桿可以看出，斷裂處均在點(diǎn)焊的螺桿處發(fā)生。

太湖流域因長期超采深層承壓水已形成我國南方最大的地下水水位降落漏斗群，地面沉降及其所造成的環(huán)境災(zāi)害已十分嚴(yán)重，降低了堤壩、閘站等防洪排澇工程標(biāo)準(zhǔn)，防洪能力明顯降低。長期以來的圍湖墾殖和聯(lián)圩并圩，致使湖泊等水面積減少，流域濕地退化，生物多樣性和生態(tài)穩(wěn)定性下降。

(5)從兩根斷裂的螺桿位置看，斷裂的部位均發(fā)生在制動(dòng)板的相同位置。

(6)經(jīng)拆開制動(dòng)環(huán)板檢查后發(fā)現(xiàn)，各磁軛拉緊螺桿的螺母與轉(zhuǎn)子磁軛片部分有間隙，在對(duì)1#機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種間隙在把緊磁軛螺栓時(shí)是不存在的，故判定產(chǎn)生的間隙是在安裝制動(dòng)板后才發(fā)生的。

4 原因分析

從情況分析和調(diào)查結(jié)果看主要出現(xiàn)了兩個(gè)方面的現(xiàn)象：一是螺桿斷裂；二是拉緊螺桿的螺母與磁軛沖片有間隙。

(1)螺桿斷裂的原因分析。

由于螺桿和螺母實(shí)施的是點(diǎn)焊，會(huì)造成螺桿材質(zhì)發(fā)生變化，從而降低螺桿強(qiáng)度。

轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于離心力的作用，整個(gè)轉(zhuǎn)子磁軛會(huì)向上升(設(shè)計(jì)的是浮動(dòng)磁軛)，而制動(dòng)板內(nèi)圈由于制動(dòng)板撐塊的作用無法跟隨磁軛上升，從而會(huì)造成磁軛內(nèi)徑側(cè)螺桿拉伸受力最大；從這一點(diǎn)出發(fā)，也可以解釋事故現(xiàn)場(chǎng)情況斷裂的兩根螺桿均發(fā)生在內(nèi)側(cè)。

(2)拉緊螺桿的螺母與磁軛沖片存在間隙的原因分析。

在按廠家提供的力矩及伸長量進(jìn)行安裝后檢查發(fā)現(xiàn)，伸長量及力矩均符合設(shè)計(jì)要求。在安裝完制動(dòng)環(huán)板后，螺母與磁軛沖片間出現(xiàn)間隙，分析其原因是因螺桿的再次拉伸而出現(xiàn)間隙。其實(shí)，在安裝過程中就發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，在將磁軛上部的拉緊螺桿用設(shè)計(jì)力矩把緊后，下部的螺母還是松的。由此可見，廠家在設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到本轉(zhuǎn)子磁軛較高(2 256 mm)，只強(qiáng)調(diào)了螺桿的伸長量而沒有考慮到磁軛片對(duì)螺桿的摩擦力，因此，在保證了螺桿的伸長量后，還未能使螺桿拉緊，故在安裝制動(dòng)板時(shí)，將螺桿再次拉伸時(shí)產(chǎn)生了間隙。

還有一種可能：就是由于廠家對(duì)轉(zhuǎn)子的磁軛上、下沒有各設(shè)計(jì)一個(gè)壓板，在把緊螺桿時(shí)，由于螺母緊縮沖片，使沖片產(chǎn)生局部的波浪度，當(dāng)擰緊制動(dòng)環(huán)板時(shí)，因制動(dòng)環(huán)板是一個(gè)平面，在把磁軛沖片的波浪度壓平時(shí)，有一些螺母和沖片會(huì)出現(xiàn)間隙。

對(duì)于調(diào)查結(jié)果中所提到的部分制動(dòng)板螺母擋塊沒有焊在外徑側(cè)的問題，從第二根斷裂的螺桿看，并不是此原因造成。至于擋塊因沒有焊在外徑側(cè)會(huì)產(chǎn)生哪些后果，仍需進(jìn)一步論證。

5 處理措施

(1)將制動(dòng)環(huán)板全部拆除。

(2)將“A”類拉緊螺桿和螺母的焊點(diǎn)用砂輪機(jī)打磨掉(圖1)，打磨時(shí)應(yīng)盡量小心不傷及除螺紋外的螺桿本體，被磨削的部分應(yīng)圓滑過渡不出現(xiàn)劇變或尖角。點(diǎn)焊部位磨削后對(duì)螺桿進(jìn)行PT探傷檢查，確認(rèn)無裂紋后進(jìn)行了以下處理，如PT檢查發(fā)現(xiàn)螺桿有裂紋，應(yīng)進(jìn)行更換處理。

用千斤頂將“A”類螺桿頂起(圖2)，頂起時(shí)可在該螺桿的上端加適當(dāng)?shù)腻N擊等沖擊，使螺母與磁軛之間的間隙為“0”，然后從上側(cè)將“A”類螺桿按1 350 N/m擰緊；對(duì)“B”類磁軛間無間隙的螺母，其點(diǎn)焊縫可不作處理。

圖1 點(diǎn)焊示意圖

圖2 間隙調(diào)整示意圖

如果千斤頂將“A”類螺桿頂起，則將“A”、“B”2類螺桿與螺母的點(diǎn)焊縫全部用打磨機(jī)磨削去除，再全部重新擰緊。

擰緊力矩：在螺栓的上端用設(shè)計(jì)力矩(1 350 N·m)擰緊后，在螺栓的下端先用600 N·m擰一周，再用1 125 N·m擰一周。

磁軛擰緊后，“A”類螺桿不再與螺母點(diǎn)焊將“B”類螺桿與螺母進(jìn)行點(diǎn)焊。

安裝制動(dòng)環(huán)板。根據(jù)磁軛下側(cè)的平面度情況，適當(dāng)在制動(dòng)環(huán)板和磁軛間加調(diào)整墊，注意制動(dòng)環(huán)的止口應(yīng)緊貼磁軛內(nèi)徑側(cè)。制動(dòng)環(huán)板裝配后，相鄰的高差應(yīng)小于0.3 mm(最大不能超過0.5 mm)，整周的制動(dòng)環(huán)板的高差小于1 mm(最大不能超過2 mm)。

制動(dòng)環(huán)板的安裝螺母按規(guī)定力矩把緊后，螺母的止動(dòng)塊一定要放置在外徑側(cè)，先與螺母緊貼，然后再將止動(dòng)塊和制動(dòng)環(huán)焊接。

6 預(yù)防磁軛上升的補(bǔ)強(qiáng)措施

(1)將所有磁極磁軛上端壓板的2-M30螺栓把緊后，將壓板與立筋間焊接；

(2)在制動(dòng)環(huán)板和轉(zhuǎn)子支架下環(huán)板間增設(shè)80

mm×80 mm等高塊(高度根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整)，等高塊調(diào)整就位后與下環(huán)板焊接，保證每塊制動(dòng)板與磁軛底部接觸良好，無間隙。

7 結(jié) 語

在按上述方案進(jìn)行處理后，再次進(jìn)行了機(jī)械過速試驗(yàn)檢查，一切正常，說明該處理方案是可行的，既縮短了檢修周期，更為重要的是為電廠的安全運(yùn)行提供了保障，創(chuàng)造了更好的經(jīng)濟(jì)效益。該處理方法可為其他電廠處理類似情況提供參考。