国产200MW 氢冷发电机转子护环裂纹原因浅析及预防对策

电力18讯：    摘要：从材质、运行环境、检修工艺等多个方面对国产200MW 氢冷发电机
转子护环产生裂纹的原因进行了分析，并据此提出了相应的预防对策，对预防转
子护环裂纹的产生和扩大以及提高机组运行的安全可靠性，都具有重要的意义。

      关键词：护环　裂纹　分析　防范

      1 　前言我厂#5――#8四台200MW 汽轮发电机，均为四川东方电机厂生产，
分别于一九八五年至一九八七年间投入生产运行。这四台机组都是采用水- 氢-
氢的冷却方式，即发电机定子线圈采用冷却水冷却，定子铁芯及转子采用氢气进
行冷却，工作中的冷却氢气额定运行参数如下：工作氢压为0.3MPa，冷却氢气用
量为35m3/s，氢气纯度要求不小于96% ，氢气湿度要求在0. 3MPa 下不大于10g/
m3，进风温度要求35~40 摄氏度，机内充气容积为83 m3.二零零零年一月，我厂
进行八号发电机组大修，在抽出发电机转子，扒下转子两侧大护环进行金属探伤
时，发现励侧护环键槽内有细小裂纹五处，其中两处用角磨机打磨掉20mm后，裂
纹依然未能磨掉，而护环键槽壁厚仅45mm，只好更换一个新护环。二零零一年四
月，我厂进行五号发电机的大修工作时，又一次发现同样的问题，此次在转子励
侧大护环上更是发现七处裂纹，其中一处打磨掉25mm后，裂纹依旧清晰可见，再
次更换一个新护环。这两次均因临时决定购买，不但影响了检修工期，且多支出
检修费用计六十余万元，增加了检修的成本。这些情况都给我们的检修工作带来
较大的影响，造成工作被动。因此，探寻发电机转子护环裂纹产生的原因，进而
作好预防措施，对我们的安全生产就显得非常必要。那么，护环裂纹的产生主要
是由于哪些方面的原因呢？

      2 　产生裂纹的原因分析造成护环产生裂纹的原因是多方面的，详细分析
起来主要因素有以下几个方面：

      2.1 　护环材质不好，使其易产生裂纹发电机转子在运行中处于高速旋转
的状态，护环则要承受极大的电磁力及旋转离心力的作用，再加上护环的运行环
境是长期处于高温、潮湿，极易造成护环裂纹的产生，因而对护环的机械强度及
韧性都要求比较高。我们的机组全部使用的是18Mn5Cr 奥氏体钢材质的护环，因
为专业知识的限制，我对这种材质的性能并不太了解，但是根据一些资料的介绍
来看，这种材质的钢在相对湿度大于50% 的潮湿环境中，其抗应力腐蚀性能变差，
显然不能完全满足安全生产上的要求，目前这种材质的护环已经处于逐步淘汰的
阶段。

      2.2 　机内氢气湿度太大氢气湿度太大，对护环造成的影响是很大的。我
们的机组，由于存在着密封油向机内渗漏的现象，而油中又含有大量的水份，造
成发电机内的湿度很大，护环的运行环境恶劣，对护环的金属性能产生一定的影
响，促使了裂纹的产生和扩大。

      2.3 　套、扒护环时的加热方法不当目前，我们在进行转子护环的套、扒
工作时，一般均采用气焊加热的方法，判断加热温度是否足够，也是利用敲击听
声音变化、锡条能否熔化等方法来进行判断，这种方法完全是由人工操作，并且
更多的是依靠经验判断，因此，外界的干扰因素也就比较多。加热温度不均匀，
长时间的在一点进行加热，操作不熟练，温度控制不当，套、扒护环的专用工具
使用方法不当，经验比较欠缺等等，任何一点不利的因素，不仅造成了我们工作
难度的增大，而且能使护环原有的裂纹扩大，对护环造成较大的损害。

      2.4 　对护环的加热次数太多环状的金属物体，都具有一个共性，就是每
一次加热后，在冷却时，其径向都会有微小的收缩。我们每扒、套一次，就要对
护环进行两次加热，护环内径比上一次有所收缩，造成护环与转子本体结合应力
增大，增加了下次扒的难度，下次就必须加热到比上次更高的温度，如此形成一
个恶性的循环，对套、扒护环的加热温度要求会越来越高，对护环造成的损害也
是显而易见的。

      3 　制定相应的防范措施既然我们已经分析出导致护环产生裂纹的几个因
素，我们就可以从这几个方面入手，制定出相应的对策。

      3.1 　将备用护环更换为新型材质的护环据有关资料介绍，目前国内外的
电机制造厂家已在采用18Mn18Cr材质的护环替代原18Mn5Cr 奥氏体钢材质的护环，
这种18Mn18Cr材质，不论是在机械强度、硬度还是在韧性方面，都要比18Mn5Cr
奥氏体钢材质更适合于作为制造发电机转子护环的材料，也使机组运行的安全可
靠性上了一个新台阶。几年