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发电机轴颈磨损塔上维修技术改进

完成单位:甘肃中广核风力发电有限公司

登记编号:ZSCX-D4-J-2-127      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

一、背景介

中广核西北分公司大梁风电场项目装机容量为100.5MW,安装67台东汽FD77A-1500风机。中广核大梁风电场属于风电行业早一批投运兆瓦级风电机组,设备投运时间久,周围自然环境恶劣,设备进入故障频发期,严重影响设备的稳定性和经济性,面对同类型频发性故障停机影响设备安全和发电量,通过技术分析和数据统计后对双馈机组发电机轴颈磨损塔上修复进行技术攻关和疑难杂症解决

主要问

1、随着设备运行久,轴颈磨损问题突出

2、目前塔上维修技术方案不成熟

3、塔上维修过程,易收到空间限制及作业环境影响

4、轴颈磨损处理方案,目前仅有高分子材料修复,该方案维修成本较高,且维修完毕后设备运行远不足1.5年

5、大部件问题突出,需下架返厂维修。维修、吊装费用高,致使生产运维支出费用较高;设备停机时长较高,严重影响设备可利用率

主要原

3.1 轴颈精度要求

1)轴承游隙要求

轴承与轴配合过盈量不足时,轴与轴承挤压力变小轴承游隙增大(配合尺寸与轴承游隙的变化关系见图一),轴与轴承会在扭力的作用下产生相对滑动。轴承与轴配合过盈量过大时轴承内圈形变增大轴承游隙减小,造成轴承的异常磨损如图二所示

3.2 同轴度要求

发电转子前轴承、后轴承、联轴器发电机侧组件三者回转中心不同轴如图三所示,发电机运行过程中会产生一个与转子同频的附加偏心载荷如图四所示

3.3 圆柱度要求

发电转子轴颈与轴承内圈配合时,轴颈的圆柱度偏差改变配和过盈量并且使轴承内圈产生形变如图五所示

3.4 轴颈尺寸及轴端跳动要求

发电机轴与轴承采用基孔制配合,装配后要求轴跳动不得超标。外径尺寸:Φ150n6(+0.052 +0.027);发电机前端转子轴跳动:近端小于0.015mm、远端小于0.03mm;发电机后端转子轴跳动:近端小于0.015mm、远端小于0.03mm

3.5 维修人员技术欠缺经

风电场检修工作大部分集中在电气元件维修,机械系统维修相对较少。检修队员缺乏机械传动部件维修实战经验,维修操作技术不精湛,也是造成塔上维修合格率的因素之一

四、主要措

提高发电机轴颈磨损修复合格率的关键,是准确测量维修轴颈环面的直径、同轴度、圆柱度

4.1 测量方

(1)环面直径Φ150n6(+0.052 +0.027)采用150-175mm的外径千分尺多点测量

(2)同轴度、圆柱度采用百分表测量。百分表磁性表座吸在发电机外壳上,表头垂直顶在待测量环面上,匀速转动发电机转子进行多点测量

4.2 测量问

轴颈修复前已将轴承拆除,发电机转子下落压在垫铁上无法转动3吨重的发电机转子。必须使用工装支撑发电机转子,将其回位至正常运行位置附近,并且支撑接触点摩擦力要足够小才能转动发电机转子

问题对策

设计制作如图六所示的支撑定位工装,工装由V形支撑板、承重框架、调整螺栓组成。承重框架由Φ60壁厚2.5mm的钢管焊接制作;V形支撑板由宽20mm厚6mm长120mm的钢条打磨制作,V形支撑板横截面如图六所示中间高两边低,V形支撑板与承重框架焊接固定;调整螺栓为非标的M30内六角螺栓。水平调整螺栓用于调整定位工装的水平位置及工装的夹紧,垂直调整螺栓用于调整定位工装垂直高度及水平夹角

五、效

维修完毕后关注轴承温升情况并依靠在线振动监测设备,截止目前,设备运行良好,未发生异常振动及轴承高温告警现象

六、经济效

18年11月,通过对塔上维修工艺、作业流程进行了优化并做关键点的把控要求,根据现场作业环境要求及维修方案的有效实施,对其维修过程中的辅助设备进行了改进,引领轴承位在线修复新技术,大胆尝试,作业中严格按照作业流程及工艺要求,结合新的辅助设备,对后期4台轴颈磨损进行了塔上维修。产生如下经济效益

1、降低已修复轴颈的磨损率,提高风机利用率及可靠性

2、避免因发电机前后端轴颈磨损,致使该设备需下架返厂维修,造成设备长期故障停机

3、避免不必要的吊装费用及设备返厂维修费用的支出

质量改进亮

1、引领轴承位在线修复技术

2、作业流程优化及关键点把控

3、辅助元件的改进,如:V型支撑板及刀口尺的应用

八、可推广范

支撑定位工装及刀口尺可以在后期发电机塔上维修领域中进行推广,用于支撑发电机转子,将其回位至正常运行位置附近;刀口尺用于作业中直线度测量、平面度测量及检验平面精度中