贵州省习水发电厂#4机组发电机转子#4、#5轴颈修复

贵州省习水发电厂#4机组发电机转子#4、#5轴颈修复习水发电厂#4机组发电机转子#4、#5轴颈在运行中被
拉伤，严重影响汽轮发电机组轴系运行的稳定性。

在2010年7月进行的A 修中，采用微脉冲焊接技术对轴颈进行了修复。

标签：发电机转子轴颈脉冲焊接
1 概况
习水发电厂4×135MW机组发电机，由上海发电机有限公司生产，汽轮发电机组轴系共5道轴承，发电机汽端为#4轴承，励端为#5轴承。

#4轴承与汽轮机#3轴承共同支撑于#3轴承座上，#5轴承支撑于发电机励端的落地式轴承座。

2010年7月，习水发电厂开展#4机组A修，检查发现发电机转子#4、#5轴颈被严重拉伤，最大伤痕宽度达到15mm，其它较小的伤痕宽度有8mm、5mm 不等，宽度较小的伤痕若干，深度1mm左右，轴颈拉伤较为严重。

2 轴颈拉伤的原因分析
汽轮发电机组轴颈拉伤的原因通常是由于系统中有杂物。

一般情况下，新安装机组是由于油系统管道脏，有电焊渣、金属氧化皮等杂物随油进入轴瓦，磨损轴颈。

而老机组是由于油系统管道内的杂物，在运行中进入轴瓦造成轴颈磨损拉沟。

此外，由于润滑油系统中的油箱及管道清洗完后难免还带有微小金属颗粒及杂质，在长期运行过程中对轴颈产生磨损和拉伤。

据了解，拉伤的多是在油系统管道末端的轴颈，这是因为管道末端的杂物较多。

发电机转子是汽轮发电机组的关键部件，轴颈的损伤缺陷，影响运行时油膜的均匀性能、机组的振动性能。

转子轴颈磨损、拉伤后改变了轴瓦与轴颈处油膜的承力方式，影响机组安全稳定运行，将给机组安全带来严重的危害，所以必须进行修复，以消除设备的安全隐患。

3 方案选定
根据咨询，目前可采用的处理方式有三种方案：
方案一：返厂处理，发电机转子若返厂处理，首先是处理时间超过45天，检修时间不允许；厂家的方案是将轴颈车小，然后配置相应尺寸的轴瓦，此方案优点是精度高，表面光洁度好，缺点是轴颈尺寸减小，强度减低需要重新配瓦，轴瓦互换性差，且周期长、费用高，现场无法处理。

方案二：刷镀修补，此方案优点是易于现场处理，工期短，能保证轴颈原设
计尺寸，费用较低。

缺点是镀层结合强度较低，镀层厚度大，应力也增大，镀层耐磨性差，隐患较大。

方案三：微脉冲焊，此方案易于现场处理，工期短，能保证轴颈原设计尺寸，费用较低，缺点是速度较慢。

较上述两种方案风险小得多，而且负责处理的东方汽轮机有限公司运用此技术成功处理过多个电厂的汽轮发电机转子轴颈，技术比较成熟，得到用户的好评，经习水发电厂相关专业人员研究决定，采取微脉冲焊的方式对轴颈磨损、拉伤处进行修复。

4 微脉冲焊工艺简介
4.1 微脉冲焊原理
微脉冲焊是一种先进的冷焊工艺技术，在焊接过程中每次脉冲焊接面积小于0.5mm2，输入的能量小于250焦耳，放电时间小于0.1秒，作用于焊接面的能量使基材和焊材被瞬间高温冶金熔合，由于焊接能量输入很小，焊接过程中基材宏观没有温度升高，对基材的热影响很小。

微脉冲焊所使用焊材与转子表面硬度接近（HB260左右），和基材熔合较好，有一定韧性，熔合界面的金相组织和基材组织没有大的变化。

采用微脉冲焊修复拉毛、划伤的转子，不会对转子本体材料产生不利影响，现场施工安全方便。

4.2 微脉冲焊的特点
微脉冲焊修补工艺是一种具有较好的综合性能的工艺，与其他现有的表面修复工艺相比，最大的区别有以下几点：
热输入小：对基体几乎无热影响和变形，与焊接或喷焊（工作表面温度均大于1000度）比，微脉冲焊对转子的热影响可以忽略不计，避免了因热输入大对转子基体材料产生的热影响区域变形。

结合强度高：微脉冲焊修补层与基体表面呈冶金结
合，与刷镀的机械结合相比，结合强度高出很多。

施工比较方便：电刷镀要求转子以一定速度转动，且需要腐蚀用的镀液，而这些缺点在微脉冲焊补过程中是不存在的。

修补部位材料硬度和原基材硬度接近，硬度差值通常小于50HB。

5 修补工艺与技术指标
5.1 修补工艺
测量：用平尺和塞尺测量磨损面沟槽的宽度和深度，并作好记录。

用着色探
伤的方法检查轴面有无裂纹，用简易硬度仪检测表面硬度是否在允许范围内。

修复：用丙酮反复擦拭修复部位及相邻部位，去除表面污垢。

用电动砂轮或手动磨具去除转子轴面上的疲劳层和氧化层，使转子露出新鲜活化基体。

若转子轴面存在裂纹，硬度偏高（HB大于350），采用机械方法去除这些缺陷，裂纹深度超过2mm，作原因分析、金相分析、强度计算等，再作处理方案。

修整、保护：采用机械方法把需要修复面磨修规整，以使以后修补层均匀严实。

用胶带等绝缘材料保护相邻不需修复部位，以免被损伤。

脉冲微焊：根据修复部位沟槽宽度和深度，裁制片状补材（片材厚度一般在0.10～0.25间），用脉冲微焊技术将补材熔接在被修复基材上，若沟槽过深，采用多层修补，直至几何尺寸达到要求。

修磨：最后一层修补层一般要高于相邻基准面0.50～
0.70mm，采用现场钳工技术修磨，使其达到规定的技术要求。

5.2 技术标准及检测
修复处理后，修补层达到了以下技术要求：
①用刀口尺和塞尺检测，修补面与相邻未损伤面的尺寸差不大于0.04mm。

②修补面的椭圆度不大于0.03mm。

③修补面的锥度不大于0.03mm。

④修复层的表面粗糙度达到Ra0.8（表面允许存在少量不连续的电击麻点）。

⑤修补层与基体熔合牢固，机组在正常工况下（不断油、油质合格，振动不超标）不出现脱落、起皮现象。

⑥修补层的表面硬度与轴面硬度相当，采用简易硬度仪测量。

⑦在修补过程中，不出现对转子热影响、热变形，转子表面温度在50℃以下。

6 其它处理
为防止再次出现轴颈拉伤，还须对油系统、轴承等进行全面的检查。

主油箱进行彻底清洗；油箱内的滤网和三个冷油器滤网进行彻底清洗并对破损的进行更换，油系统进行三天以上的油循环冲洗；顶轴油系统进行全面检查，
确保系统清洁的同时重新调整各轴颈的顶起高度。

轴承自位能力的检查，轴承良好的自位能力可确保轴承与轴的随动，最大限度地保证轴承与轴颈的不发生单侧磨损。

为确保各轴承的正常运行，全部进行了翻瓦检查并复核紧力、顶隙等尺寸，尤其检查球面的接触情况，确保轴承有良好的自位能力。

7 处理后的运行情况
经过处理后转子静态顶轴高度符合要求，盘车状态各顶轴油压力正常，盘车电流正常。

机组正常带负荷运行后，各轴承瓦温、回油温度均正常，瓦振均在30μm以下，处理后机组已连续运行九个月，轴系各运行参数良好，确保了机组安全稳定运行。

参考文献：
[1]135MW机组汽轮机、发电机说明书及随机图纸.
[2]《电力建设施工及验收技术规范》（汽轮机篇、发电机篇）、《火电施工质量检验及评定标准》（汽轮机篇、发电机篇）.
[3]黄小鸥，江瑞军.大型发电机转子轴径磨损区域的电火花堆焊修复[J].焊接，2000（12）.
作者简介：莫让恒，1992年华北电力学院毕业，现任习水电厂热机分场主任。