东方600MW机组定子更换出线罩固定方案

东方600MW发电机定子更换出线罩固定方案杨俊锋（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾516623）摘要:分析广东红海湾发电有限公司东方600MW氢冷发电机定子更换的关键环节出线罩处理方案，提出了出线罩原位置支撑模型及应力计算，并验证了该固定方案的应用效果，为同类机组类似故障处理作为参考。关键词：发电机;出线罩；定子更换0引言广东红海湾发电有限公司一期工程安装了2台东方电机股份有限公司引进日本日立公司技术生产的QFSN-600-2-22A型600MW汽轮发电机。本型汽轮发电机为汽轮机直接拖动的隐极式、二极、三相同步发电机。因2号发电机定子铁心存在局部过热缺陷，2010年5月对该有缺陷的定子更换处理。因本次定子更换安排在机组小修进行，时间短，任务重，定子的更换需要合理的方案，其中发电机出线罩的拆除及复装就是其中的关键环节。1出线罩结构出线罩通过螺栓与定子本体固定，为了防止氢气从接合面泄漏，螺栓把合后的出线罩与本体连接面均匀施焊。出线罩下为CT（电流互感器）2016kg，CT通过螺杆固定于出线罩。其结构见图1。图1出线罩结构2原位置支撑因出线罩下为母线箱，母线箱位于出线罩正下方，其尺寸刚好与出线罩大小一致，要拆除出线罩，一种方案为：割开母线箱，拆除母线箱支撑架，拆除CT、拆除出线套管，然后把出线罩拆下下放在平台上；第二种：搭设牢固的支架把出线罩原位置固定，其它一概不动。从工作量以及设备安全角度考虑，第二种方案更为可行。根据实际情况选择钢结构支撑模型。先搭设6根立柱槽钢，相邻的立柱顶部用一根槽钢焊接起来形似一平台托住出线罩；同时，为了加固,相邻的立柱中点也要用一根槽钢焊接起来。再分别给6根立柱中点处与地面间多加一根支撑架。钢结构如图2所示：图2出线罩支撑图上图中：①是两侧立柱，高度根据地面到设备底面的高度4.58m-槽钢的高度0.16m=4.42m，背靠背双拼结构；“][”（4根）；②是中间立柱，高度为4.7m，背靠背双拼结构；“][”（2根）；③是上部横梁，承载重量，背靠背双拼结构；“][”，长度为1.7m左右（4根），两端在定位时，切割合适尺寸，插到立柱①、②的槽钢槽内，焊接，两端下部使用10mm厚钢板制作支撑，形状如⑥所示；④为承重横梁，直接作用于设备底部，共4根，长度约3.2m，两端探出，如A视图所示，所有与横梁③的接触面满焊，焊高不小于8mm；⑤为加固横梁和支撑，使用单槽钢制作，形状如图，侧面如果位置合适，也进行适当加固；⑥为横梁连接的支撑底座，使用10mm厚钢板制作，与立柱①、②和横梁③焊接在一起，焊高8mm，主要作用使立柱受力均匀受力，避免应力集中；⑦为加固筋，使用10mm厚钢板制作，加固位置在所有连接部位的背面，请仔细看图中黄线部分，双拼的槽钢双面都应焊接加固筋，焊高8mm；⑧位置是和设备原有槽钢支架焊接的部位，本支撑架和原设备支撑架焊接为一个整体，增强稳定性。3校核计算本支撑架结构主要受力位置在立柱、横梁和承重横梁，主要校核立柱稳定性和横梁的抗弯承载能力。首先校核横梁④的承载能力，设备重15t，均匀分担在4根双拼的#16槽钢上每根承重梁分担15/4=3.75t的重量，每根横梁焊接在两侧的横梁上，形成简支梁结构。则：图3简支梁荷载受力形式3.1、梁的静力计算概况1、单跨梁形式：简支梁2、荷载受力形式：见图33、计算模型基本参数：长L=3m；a=1.5m；b=1.5m；c=2.9m4、均布力：标准值qk=q=37.5kN3.2、选择受荷截面1、截面类型：槽钢：16a双拼][2、截面特性：Ix=1732.4cm4；Wx=216.56cm3；Sx=63.9cm3；G=17.2kg/m；翼缘厚度tf=10mm；腹板厚度tw=6.5mm；截面面积A=43.91cm23.3、相关参数1、材质：Q2352、x轴塑性发展系数γx：1.053.4、内力计算结果1、支座反力RA=q*c*b/L=54.38kN2、支座反力RB=q*c*a/L=54.38kN3、最大弯矩Mmax=q*c*b/L*(a-0.5*c+c*b/(2*L))=42.14kN.M3.5、强度及刚度验算结果1、弯曲正应力σmax=Mmax/Wx＝185.8N/mm22、A处剪应力τA=RA*Sx/(Ix*tw)＝30.9N/mm23、B处剪应力τB=RB*Sx/(Ix*tw)＝30.9N/mm2弯曲正应力σmax=185.8N/mm2抗弯设计值［σ］:190N/mm2；支座最大剪应力τmax=30.9N/mm2抗剪设计值［τ］:90N/mm2。校核知，槽钢抗弯能力满足要求。3.6其次根据支座反力RA=54.38kN，计算横梁③抗弯承载能力；横梁③焊接在两根立柱上，则，形成一个简支梁模型。图4简支梁荷载受力形式3.7、梁的静力计算概况1、单跨梁形式：简支梁2、荷载受力形式：见图43、计算模型基本参数：长L=1.7m4、集中力：标准值P=55=55kN3.8、选择受荷截面1、截面类型：槽钢：16a双拼][2、截面特性：Ix=1732.4cm4；Wx=216.56cm3；Sx=63.9cm3；G=17.2kg/m；翼缘厚度tf=10mm；腹板厚度tw=6.5mm；截面面积A=43.91cm2。3.9、相关参数1、材质：Q2352、x轴塑性发展系数γx：1.053.10、内力计算结果1、支座反力RA=RB=27.5kN2、支座反力RB=Pd/2=27.5kN3、最大弯矩Mmax=Pd*L/4=23.38kN.M3.11、强度及刚度验算结果1、弯曲正应力σmax=Mmax/Wx＝103.1N/mm22、A处剪应力τA=RA*Sx/(Ix*tw)＝15.6N/mm23、B处剪应力τB=RB*Sx/(Ix*tw)＝15.6N/mm2弯曲正应力σmax=103.1N/mm2抗弯设计值［σ］:190N/mm2支座最大剪应力τmax=15.6N/mm2抗剪设计值［τ］:90N/mm23.12最后计算立柱的抗压稳定性，由RA=2.75t知立柱受压力为2.75t，则，1、截面类型：槽钢：16a双拼][2、截面特性：Ix=1732.4cm4；Wx=216.56cm3；Sx=63.9cm3；G=17.2kg/m；Iy=36.6cm4；Wx=216.56cm3；iy=2.56cm；翼缘厚度tf=10mm；腹板厚度tw=13mm；截面面积A=43.91cm2。因为立柱两端固定，故选取立杆长度系数υ=0.5因IyIx，故使用Iy和iy来计算，则柔度λ=υι/i=0.5*4580/25.6=89.5，查表知φ=0.67。因60λ100,则属于中柔度杆，临界力为：σij=a-b*λ=235-1.12*89.5=134.76MPa。又压杆的最大压应力为：σ=P/(φ*A)=2.75*10000/（0.67*43.91*100）=9.35MPa，推知，压杆的实际稳定安全系数为ηud=σij/σ=14.44,稳定。4实际效果支撑用的立柱、横梁在停机前按照尺寸切割完成。停机后48小时，氢气置换完毕后，即进行支架的安装工作。支架安装48小时完成。通常对于600MW发电机组汽轮机快速冷却系统投入，最快停盘车时间需要96小时，刚好支架完成也到了盘车停运的时间。因为在原位置支撑，出线罩与定子把合螺栓完全松脱后，出线罩只需下沉2~3mm即可。因为总重15吨的出线罩的相对位置移动较小，拆除及复装节省了许多工时，在汽、励侧端盖拆除时，可并行进行，确保了在转子抽出时即具备了定子顶起的条件。相对于切割母线箱后拆除出线套管节省了母线箱的切割和恢复工作；至于出线套管拆除还要拆除CT，进而动了CT二次回路，增加了CT回装后的二次回路校验工作，另外还涉及到出线套管与出线罩的密封恢复问题，所以出线罩原位置固定不但节省时间，还能最大限度保证安全。5结论东方电机厂600MW氢冷发电机更换定子在国内还是首次，广东红海湾发电有限公司在42日内完成了新、旧定子更换及转子返厂维修工作，出线罩原位置固定的方法显现一下优点：（1）支撑准备工作不会影响正常停机、抽转子工作；（2）原位置固定框架材料要选择合理，并必须经过校验合格，可以满足支撑需要；（3）原位置固定方法涉及拆除的设备最少，最为省时，最为安全。作者简介：杨俊锋（1975—），男，河南南阳人，1999年华北电力大学（北京）热动专业毕业，2005年华南理工大学电力系统及其自动化专业毕业，工学硕士，电气工程师，现在广东红海湾发电有限公司从事电气一次管理。电话：[phone]E-mail:[e-mail]:0660-3408259通讯地址：广东汕尾遮浪红海湾发电有限公司邮编：516623身份证号：412902197507144217