徐金雷，傅洪軍

(溫州燃機發(fā)電有限公司，浙江 溫州 325013)

1 電廠概況

某電廠#1燃機采用美國GE公司生產(chǎn)的MS9001E型燃機發(fā)電機，1998年4月投入商業(yè)運行，累計運行53 000多小時，總啟動次數(shù)1 900余次。發(fā)電機由2個滑動軸承支持(#4軸承位于發(fā)電機傳動端，#5軸承位于發(fā)電機集電端)，由主潤滑油系統(tǒng)提供滑油，潤滑油為Mobil DTE832。發(fā)電機運行期間進行過3次大修。2014年10月首次發(fā)現(xiàn)發(fā)電機補氫量增大，經(jīng)多次排查無明顯外部泄漏點；2015年8月，#1發(fā)電機漏氫量逐漸增大，在發(fā)電機潤滑油回油擴容器中檢測到氫氣存在，同時在發(fā)電機機膛排油口有少量潤滑油排出，且排出的油量有增大趨勢。

2 原因分析

為查找和解決#1號發(fā)電機漏氫、漏油問題，技術(shù)人員對油氫系統(tǒng)、發(fā)電機端蓋及油氫密封瓦進行了仔細檢查，對軸頸、油氫密封瓦間隙進行復(fù)核。停機檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸承有數(shù)條拉傷痕跡，其中#4軸頸拉傷較為嚴重，拉傷區(qū)域總寬度約75 mm，最大傷痕寬度達到20 mm，深度0.20 mm左右，如圖1所示。經(jīng)過現(xiàn)場多次檢查和分析，認為發(fā)電機漏氫主要由轉(zhuǎn)子軸頸長時間的磨損造成。

圖1 #4軸修復(fù)前拉傷情況

3 修復(fù)方案選擇

類似情況的軸頸修復(fù)工藝主要有微弧焊接、熱噴涂、激光熔覆等。經(jīng)過分析認為3種修復(fù)工藝各有優(yōu)缺點[1]，需要結(jié)合現(xiàn)場實際進行選擇，比較結(jié)果見表1。

綜合考慮3種工藝的優(yōu)缺點，比較理想的軸頸修復(fù)工藝法是激光熔覆工藝。激光熔覆工藝利用高能量激光束，使熔覆材料和轉(zhuǎn)子軸頸表面薄層同時熔化，在軸頸表面凝固形成冶金結(jié)合的激光熔覆層，經(jīng)過精修處理后軸頸恢復(fù)至原尺寸。激光熔覆工藝具有焊接熱影響小，無熱變形，覆層質(zhì)量穩(wěn)定，結(jié)合強度高的優(yōu)點[2]。

4 現(xiàn)場修復(fù)實施工藝

采取激光表面熔覆方法修復(fù)轉(zhuǎn)子軸頸，需要對軸頸受損部位進行一系列修前檢測，根據(jù)轉(zhuǎn)子檢查情況進行試塊熔覆試驗，為激光熔覆加工做準備。根據(jù)轉(zhuǎn)子磨損情況和現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境條件，專門制定詳細的修復(fù)工藝和工作程序，如圖2所示。

4.1 設(shè)備安裝和調(diào)試

激光熔覆設(shè)備運抵現(xiàn)場后，技術(shù)人員根據(jù)轉(zhuǎn)子重量及機械尺寸，安裝、調(diào)整激光熔覆機具及附件，并對電源控制柜、機器人、激光發(fā)生器、送粉裝置、干燥機等相關(guān)設(shè)備進行逐一調(diào)試，使設(shè)備均處于良好的工作狀態(tài)[3]。

4.2 測量及探傷

技術(shù)人員對發(fā)電機轉(zhuǎn)子損傷部位的徑向與軸向的多個位置進行尺寸檢測，檢測原軸頸的同軸度、圓度、錐度，使用著色探傷方法對該軸頸段進行無損檢測，檢查是否存在裂紋和氣孔等缺陷，最終確定加工范圍。

表1 3種修復(fù)工藝比較

圖2 激光熔覆工藝流程

4.3 試塊熔覆試驗

根據(jù)轉(zhuǎn)子材質(zhì)、工況條件以及修前檢測等數(shù)據(jù)進行了6次熔覆試塊試驗，通過試塊試驗確定了激光熔覆的熔覆粉末材料和激光功率、掃描(行進)速度等工藝參數(shù)。試驗顯示，激光熔覆能充分發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)勢，試塊得到了良好的熔覆質(zhì)量，為正式進行軸頸修復(fù)打下了基礎(chǔ)。

4.4 損傷部位疲勞層清理

工作人員在對疲勞層進行清理前，先在軸頸損傷部位兩端劃出標(biāo)準標(biāo)志線，其他部分用軟布包好，做好防護措施。然后利用隨形機加工設(shè)備對損傷部位進行機械清理，在打磨時還應(yīng)控制整面平整性，與未損傷面交接處作倒角處理，形成R角，以便激光熔覆和消除軸頸原始損傷部位應(yīng)力集中問題。清理后，經(jīng)著色檢測確認無裂紋、氣孔等缺陷，再將清理后的軸頸尺寸進行測量，準備開始激光熔覆焊工序。

4.5 激光熔覆

激光熔覆加工前應(yīng)對清理后待加工部位使用清洗溶劑清洗，確定無任何油漬、污垢及殘留物[2]，按照試塊試驗已確定的軸頸激光熔覆材料和工藝參數(shù)，利用平臺旋轉(zhuǎn)設(shè)備對軸頸損傷部位進行圓周連續(xù)熔覆，激光熔覆厚度需高于基體面約0.5 mm，以確保加工余量。

4.6 軸頸的機加復(fù)形及精修

軸頸的機加復(fù)形前對軸頸激光熔覆層進行著色檢測，確認熔覆層結(jié)合牢固且熔覆層無裂紋、起皮、氣孔等缺陷，然后安裝隨形機加設(shè)備并進行設(shè)備調(diào)試[1]。對熔覆層的外形尺寸進行檢測，根據(jù)GE公司轉(zhuǎn)子軸頸要求確定加工參數(shù)，進行機加復(fù)形并精修處理。精修后恢復(fù)到原軸頸尺寸，確保同軸度≤0.02 mm、圓度≤0.02 mm、粗糙度≤Ra1.0等精度要求[4]。

4.7 質(zhì)量檢測及驗收

經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)人員檢查和測量，修復(fù)后的軸頸尺寸為(355.5±0.02) mm，圓度≤0.02 mm，圓柱度≤0.02 mm，同軸度≤0.02 mm ，粗糙度Ra在0.16～0.70(低于要求的≤1 μm)，硬度為25～29 HBC(略大于原轉(zhuǎn)子的硬度24～26 HBC)。軸頸磨損部分經(jīng)修復(fù)后恢復(fù)到了原軸頸尺寸，熔覆修復(fù)層表面光整、細密，與原軸頸結(jié)合處過渡均勻，各項尺寸指標(biāo)及其他指標(biāo)均達到質(zhì)量標(biāo)準[5]。軸頸修復(fù)前后的對比如圖3所示。

圖3 #4軸修復(fù)前、后對比

5 修復(fù)后效果評估

發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸頸磨損修復(fù)工程從2015年12月1日設(shè)備進廠到12月6日施工結(jié)束，工期共計6天，12月21日#1機組投入密封油系統(tǒng)和氫冷系統(tǒng)，氣密性試驗合格后，12月22日機組點火啟動至滿負荷，密封油流量、振動等運行參數(shù)良好，發(fā)電機日補氫量從修前的120 L/d下降為50 L/d，密封油流量從修前的113 L/min下降至26 L/min左右，滿足運行要求。修復(fù)處理后至今，機組運行一年多，軸系各運行參數(shù)良好，徹底解決了發(fā)電機漏氫問題，保障了機組安全經(jīng)濟運行。

6 結(jié)束語

激光熔覆采用自動化控制技術(shù)進行，具有質(zhì)量穩(wěn)定、耐磨損和耐腐蝕等優(yōu)點。加工后精度高，修復(fù)層表面細密，軸頸達到原設(shè)計尺寸，與原軸頸結(jié)合處過渡均勻，為發(fā)電機長期安全可靠運行奠定了基礎(chǔ)。