我等他
CHINA GUODIAN
国电康平发电有限公司
GUODIAN KANGPING GENERATING CO.,LTD
一号发电机转子拆护环检查施工方案
批 准：
审 定：
复 审：
初 审：
编 制：
设备管理部-电气专业 2009年12月01日
一号发电机转子拆护环检查施工方案
一、施工原因：
1号发电机在机组168试运启机期间，发现励侧有轻微的撞击声；经厂家技术人员鉴定并保证后，1号发电机投入运行。在1号机组停运盘车时，仍能听出转子内发出的异音。为保障机组长周期的安全稳定运行，借此机组大修机会对1号发电机转子进行彻底的检查并处理，保证我公司1号机组的安全运行。 二、具体内容：
1． 测量转子绝缘电阻，将转子大齿水平方向放置，然后将护
环与中心环、大轴做好标记，用支撑工具将中心环撑紧，拆转子励端护环
将收环键工具装好，用8把汽焊枪同时均匀加热护环止口，温度达到260度左右，收起环键，然后再均匀加热转子护环表面，温度达到260度左右后，在护环两侧同时用千斤顶顶住护环侧面，至护环脱离转子本体，然后用吊车缓慢吊出，吊至指定位置，护环应倒立放置。 2．
将转子引线螺钉拆开，然后把转子引线槽楔退出，同时清
理转子引线处，对转子各部进行异音检查，如发现异常，重新制定处理方案处理并回装转子引线槽楔。 3．
回装转子励端护环
先将中心环及环键固定好，然后装护环绝缘瓦，用8把汽焊枪同时加热转子护环表面，温度达到260度左右，用吊车吊起护
环，至转子本体，在护环侧面垫上铜板，用葫芦（悠锤）沿转子本体缓慢拉（敲）入，至护环止口处，松开环键，然后将护环继续拉入，待环键完全弹开后，用千斤顶顶住护环，进行调整护环与转子本体之间的间隙，间隙应当均匀，若护环与中心环的端面没有保持水平，应调整中心环，使其与护换端面水平。 4．
回装转子引线螺钉，然后做转子气密性试验，压力
0. 5Mpa ，时间为6小时，无渗漏。气密性试验合格后，将转子引线压板锁紧在，在转子引线槽楔外缠绕10圈Φ3涤波绳，防止引线槽楔和侧面垫条移位。 5．
测量转子绝缘电阻，交流、直流电阻。
三、安全技术措施：
1、严格执行工作票制度，做好安全措施，杜绝无票作业。 2、严格执行动火制度，做好防火措施。 3、工作前清理现场周围可燃物，备好消防器材。 4、工作结束前检查现场，保证不遗留火种。 四、组织措施：
施工单位： 大修施工单位及设备厂家 配合单位： 运行部 安全负责人：孟广新 技术负责人：李波 五、材料及工器具：
六、工程预算： 工程造价：10万元 其中：
1、材料器具费：1.53万元 2、人工费： 8万元 3、其他费用： 0.47万元
发电机转子护环拆装方案
6号发电机转子护环拆装工艺方案
一、 本次工作所须工具：
1.1 扒护环工具一套
1.2 收环键工具（由制造厂家提供）
1.3 枕木8块
1.4 大号烤把10把，氧气带乙炔带、氧气表乙炔表各十套
1.5 手枪式红外线点温计一把
1.6 悠锤2把及吊悠锤麻绳各两根（每根20M ）
1.7 18寸大活口扳手两把， M12×100螺钉24个M12垫圈24个、M20垫圈24个
1.8 12寸活口扳手1把、手锤2把、克丝钳子1把、记号笔1支、偏铲1把。
二、所需材料
2.1
2.2 石棉布 10米、6号线及8号线各15米 氧气及乙炔足量（最少各10瓶）
三、转子接地点检测
3.1 用直流压降法确定接地点
Lx=U1L/(U1+U2)
式中
Lx ――正极滑环到接地点绕组长度
U1-－－正极滑环对地电压
U2――负极滑环对地电压
L ―― 绕组总长度
3.2
3.3 用开口变压器法的相角度变化确定接地点。 用大电流烧接地点阻值为零的方法找接地点。
四、扒、装护环工艺
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5 将扒护环工具清理干净装于转子本体上 用偏铲在护环与中心环口轻刻一个标记，做回装护环时的标记用 用固定中心环工具将中心环固定住。 用M12的螺钉将中心环内的弹簧取回 用收环键工作将护环环键收紧，收到位。用测量深度尺测量尺寸和
敲击声来判断环键收到位与否
4.6 用8把烤枪，每个人分好工，按部位加热护环，枪的火要不停的扫
动，不允许有过烧点，主要加热护环与中心环的止口处。
4.7 随时用点温计测量，护环的温度达到260℃－270℃时用螺杆顶护环，
当护环脱离止口时，用吊车将护环吊出。
4.8
4.9
4.10 护环要立放，并用石棉布盖上，让其缓慢进行冷却到室温。 护环绝缘瓦要编好号方可取下。 护环的安装与其拆除工艺相反。
五、安全措施：
5.1开工前应联系化学测量现场的氢气含量。由工作负责人填写第一种工作票，安全措施应正确完备、危险点控制措施应符合现场实际情况，办理工
作票时应严格履行工作票手续，开工前对工作组成员交待现场安全措施及注意事项。
5.2工作人员要严格执行安全规程关于现场着装的具体规定，正确佩戴安全帽，穿好绝缘鞋防止发生破皮流血现象的发生。
5.3工作人员要严格按规程及本方案要求进行工作，严禁野蛮作业，防止设备损坏
5.4工作现场必须备有足够的安全防火器材。
5.5使用电动工具时应使用漏电保护器，确保施工人员安全。 4 组织措施
分公司总负责人：
技术负责人：
安全负责人：
工作负责人：
发电机转子护环拆装方案!230
大 唐 长 山 热 电 厂
技 术 安 全 措 施 审 批 单
措 施 名 称: 6号发电机转子护环、拆装工艺方案
编 制 单 位:电检分公司
提 报 时 间:2005年12月30日
编 制:李学威
分公司 经理:
安 监 部:
生产部 专工:
生产部 主任:
总 工 程 师:
大唐长山热电厂电检分公司
6号发电机转子护环拆装工艺方案 一、 本次工作所须工具:
1.1 扒护环工具一套
环键工具,由制造厂家提供, 1.2 收
1.3 枕木8块
1.4 大号烤把10把～氧气带乙炔带、氧气表乙炔表各十套 1.5 手枪式红外线点温计一把
1.6 悠锤2把及吊悠锤麻绳各两根,每根20M, 1.7 18寸大活口扳手两把～ M12×100螺钉24个M12垫圈24个、M20
垫圈24个
1.8 12寸活口扳手1把、手锤2把、克丝钳子1把、记号笔1支、偏铲
1把。
二、所需材料
2.1 石棉布 10米、6号线及8号线各15米 2.2 氧气及乙炔足量,最少各10瓶,
三、转子接地点检测
3.1 用直流压降法确定接地点
Lx=U1L/(U1+U2)
式中
Lx――正极滑环到接地点绕组长度
U1-,,正极滑环对地电压
大唐长山热电厂电检分公司
U2――负极滑环对地电压
绕组总长度 L――
3.2 用开口变压器法的相角度变化确定接地点。
3.3 用大电流烧接地点阻值为零的方法找接地点。 四、扒、装护环工艺
4.1 将扒护环工具清理干净装于转子本体上
4.2 用偏铲在护环与中心环口轻刻一个标记～做回装护环时的标记用 4.3 用固定中心环工具将中心环固定住。
4.4 用M12的螺钉将中心环内的弹簧取回
4.5 用收环键工作将护环环键收紧～收到位。用测量深度尺测量尺寸和
敲击声来判断环键收到位与否
4.6 用8把烤枪～每个人分好工～按部位加热护环～枪的火要不停的扫
动～不允许有过烧点～主要加热护环与中心环的止口处。 4.7 随时用点温计测量～护环的温度达到260?,270?时用螺杆顶护
环～当护环脱离止口时～用吊车将护环吊出。
4.8 护环要立放～并用石棉布盖上～让其缓慢进行冷却到室温。 4.9 护环绝缘瓦要编好号方可取下。
4.10 护环的安装与其拆除工艺相反。
五、安全措施:
5.1开工前应联系化学测量现场的氢气含量。由工作负责人填写第一种工作票～安全措施应正确完备、危险点控制措施应符合现场实际情况～办理工
大唐长山热电厂电检分公司
作票时应严格履行工作票手续～开工前对工作组成员交待现场安全措施及注意事项。
5.2工作人员要严格执行安全规程关于现场着装的具体规定～正确佩戴安全帽～穿好绝缘鞋防止发生破皮流血现象的发生。
5.3工作人员要严格按规程及本方案要求进行工作～严禁野蛮作业～防止设备损坏
5.4工作现场必须备有足够的安全防火器材。
5.5使用电动工具时应使用漏电保护器～确保施工人员安全。 4 组织措施
分公司总负责人:
技术负责人:
安全负责人:
工作负责人:
大唐长山热电厂电检分公司
大唐长山热电厂电检分公司
大唐长山热电厂电检分公司
HTR-10GT发电机转子护环设计与应力分析
HTR-10GT 发电机转子护环设计与应力分析
杨国军 孙卫东 孙立斌 于溯源
清华大学
HTR-10GT 发电机转子护环设计与应力分析
Design and Stress Analysis of Generator
Rotor Ring for HTR-10GT
杨国军 孙卫东 孙立斌 于溯源
（清华大学）
摘 要: 10MW 高温气冷堆氦气透平直接循环（HTR-10GT ）是国家“十五”863重点项目。HTR-10GT 采用气体透平发电机组，由氦气直接推动透平，实现氦气直接循环，发电机是其重要的组成设备之一。发电机护环的设计、制造及装配工艺是整个发电机系统的关键技术，也是实现发电机功能的重要制约性因素。本文基于有限元方法，采用MSC.Marc 软件，分析了电机转子护环及相关零件的应力及应变随温度的变化情况，为护环的设计提供了基本设计依据，也为发电机系统的设计奠定了基础。
关键词: 高温气冷堆 发电机 护环 有限元方法 MSC.Marc
Abstract: HTR-10GT is the important project for the 863 plan in the period of the tenth five-plan. The gas turbine generator group will be applied in HTR-10GT. The turbine will be direct driven by helium gas. The helium gas direct cycle will be realized. The generator is the one of the important equipments. The designing, producing and assembling of the generator ring are the key technology in the generator system. It is the important condition for realizing the function of the generator. With the change of temperature, the stress and strain were be analyzed by MSC.Marc based on the finite element method. These results offer the basis to design ring and generator system.
Key words: high temperature gas-cooled reactor, generator, ring, finite element method, MSC.Marc
1 概述
10MW 高温气冷堆氦气透平发电系统（HTR －10GT ）是国家“十五”863计划后续能源领域重点项目。目标是在现有的10MW 高温气冷堆上建成氦气透平直接循环发电装置。氦气透平直接循环是国际高温气冷堆领域研究的发展方向，具有广泛的应用前景。清华大学利用10MW 高温气冷堆建造规模约为2MW 的氦气透平直接循环发电装置，验证和反应堆直接连接的氦气透平直接循环集成技术、验证设计概念、以及相关的反应堆安全技术，这将是世界上
第一个高温气冷堆氦气透平直接循环发电装置，具有重要的战略意义，使我国在该领域实现跨越式发展，获得关键技术的自主知识产权。
发电机是HTR －10GT 的重要组成设备之一。发电机上的护环起着保护转子线圈的作用，其设计、制造及装配工艺是整个发电机系统的关键技术之一，也是实现发电机功能的重要制约性因素。本文基于有限元方法，采用MSC.Marc 软件分析了护环及相关零件的应力及应变随温度的变化情况，为护环的设计提供了基本设计依据。
2 问题分析与模型的建立
图1给出了一体化护环的初步结构设计图。转子转速为15000r/min。其中护环的材料为
转子轴的材料为38CrNi3MoA ，线圈的材料为铜。温度变化为25℃～130复合材料KEVLAR ，
℃。采用MSC.Marc 软件分析了上述三种零件的热应力、热应变随温度的变化情况。
图1一体化护环初步结构图（护环与轴在轴向配合的尺寸为：20mm ）3 计算结果图
图2～图5为护环的最大热应力、热应变图与热应力、热应变代表性节点与温度的变化图。图6～图9为转子轴的最大热应力、热应变图与热应力、热应变代表性节点与温度的变化图。图10～图13为线圈的最大热应力、热应变图与热应力、热应变代表性节点与温度的变化图。
图2 护环最大热应力图
图3 护环最大热应变图
图4 护环热应力随温度变化图图5 护环热应变随温度变化图
图6 转子轴最大热应力图图7 转子轴最大热应变图
图8 转子轴热应力随温度变化图图9 转子轴热应变随温度变化图
图10
线圈最大热应力图图11 线圈最大热应变图
图12 线圈热应力随温度变化图图13 线圈热应变随温度变化图
4 分析与结论
从以上的分析结果可以看出，转子端部线圈在要求的旋转速度下应力很大，金属材料已不能适用于本发电机的护环制造。由于复合材料具有很高的强度和很低的密度，且可以保证其结构强度均匀性压模方法，可用于本发电机的护环制造。
通过本文的分析，为护环材料的选取、结构设计、装配工艺等提供了基本的参考数据。但在进行实际设计中，还要结合HTR －10GT 项目的具体实施，进行更加完善的受力分析，保证发电机系统的正常运行。
5 参考文献
[1] 陈火红.MSC Marc有限元实例分析教程[M]. 北京：机械工业出版社，2002.
发电机转子护环拆装新工艺
发电机转子护环工频感应加热装置
FADIANJIZHUANZIHUHUANGONGPINGANYINGJIAREZHUANGZHI
安阳市工业电器总公司电器厂一分厂
地址：安阳市高平工业区
传真：0372-8547064 手机：13837237928
网址：www.ayjrq.com 邮箱：ayjrq@163.com
一、产品简介：
汽轮发电机转子故障，是发电机常见故障之一，当汽轮发电机转子绕组的端部或槽部绝缘损坏：护环、中心环、绝缘端环、风区隔板、绝缘瓦、阻尼绕组等部件维护，都要进行转子护环的拆装工作。工艺要求护环拆装作业时，不允许明火操作，避免烤坏护环或护环变形。护环套、拔两用工频感应加热装置，是我公司针对火电、核电汽轮发电机组转子护环，自行设计研发的一种专用拆装护环成套设备，目前已广泛应用于哈尔滨电机厂、东方电机厂火电20万、30万、35万、40万、60万、68万、100万，核电1150MW 、1750MW 、1250MW 等汽发机转子护环生产装配套、拔护环有关工段，真正解决了转子绕组在生产过程中，出现故障需要拔、套护环的真正难题。该产品在国内首创，打破了国内转子套、拔护环使用中频加热或火烤这样一个惯例。该产品性能优越、质量可靠、安全环保；采用工频380V 电源，空气自然冷却方式，不通水，深受工艺技术部门及生产操作技术人员的信赖与好评。是一种较理想的发电机转子维护专用工具。 二、设备结构、技术性能与特点：
1、该设备主要有工频感应加热圈、移动式升降工作车、电气控制补偿柜、中心环散散器等部件组成。
2、工作原理：工频感应加热圈采用电磁感应原理制成。主机在工作运行过程中，一次线圈产生感应磁场，二次线圈（护环）在磁场作用下产生感应电流，护环在感应短路电流作用下，均匀快速发热，从而达到护环工频感应加热的目的。
3、设备技术与性能：主机设计工作电压380V （二相），空气自然冷却散热方式，加热圈框架采用不锈钢钢板制成，工作中减小了漏磁现象，增强了感应加热磁场强度，提高了感应加热速度与工作效率；加热圈线圈采用特殊制作方法和技术抽头，主要考虑在大电流运行工作状态下，确保主机线包高度绝缘，避免匝间短路产生大电流烧坏设备；线圈抽头可控制工作电流大小，通过抽头转换，实现护环两端配合段在加热过程中始终保持加热温度相对均匀，防止一边高、一边低造成拔护环失败。电气控制部分采用时控、温控与手控功能，短路、漏电自动跳断功能，过流、过载保护功能，自动退磁功能；护环采用8点热电偶测温，与8通道记录仪、打印机连接可随时可查看护环加热温度状况及加热时段温度数据，防止护环两端配合端加热温度不均，造成中心环与护环不能顺利脱开拔护环失败。
4、工频感应加热特点：护环在加热过程中，工频感应加热磁场，渗透力比较强，通过护环产生感应电流分布比较均匀，随着护环加热温度上升，护环加热不会发生扭曲或变形。与中频感应加热相比，中频感应加热频率比较高，护环在加热过程中磁场对护环渗透力较浅，表面加热温度过快，特别是60万、100万、核电机组护环质量比较重、厚度比较厚，中频加热护环外径表面温度比较高，内径弧面温度比较低，外径弧面温度上升300度以上时，内径弧面温度还达不到胀量要求，加热到达内径达到胀量要求时，外径弧面温度比较高，护环材质就会发生物理变化，达不到机械强度，甚至损伤护环，不符合工艺要求。所以工频感应加热既安全、又环保、对人身又没有伤害，又能达
到护环套、拔的作用，设备生产造价比较低，经济划算，是非常理想的转子维护设备。 三、设备技术参数：
1、额定功率：根据转子护环尺寸设计 2、电压：380V （二相）
3、最大负载工作电流：根据汽发机型设计 4、加热护环内径：根据护环尺寸设计 5、加热护环长度（或宽度）根据护环尺寸设计 6、加热护环最高温度：350℃ 7、加热时间：30-50min
8、冷却方式：空气自然冷却，加流风机强制散热 9、测温方式：接触式热电偶测温
10、控制方式与功能：时控、温控、手控。到达设定时间或温度时自动停机；工作时记录仪可显示8通道护环各点测温状况，打印机可记录护环加热时段温度数据。具有过流、过载保护功能、漏电短路自动跳断功能，自动退磁功能。
11、适应大气环境湿度：≤80%
12、运行环境：-20℃-+55℃（盐雾环境） 13、绝缘等级：F 级绝缘 四、工频感应加热装置应用说明：
发电机转子护环是发电机传动部件机械应力最大的传动部件，护环的配合形式三种，一种是在中心环与本体止口上均有配合的称为两
端配合式；仅在中心环上有配合的称为脱离式，仅在本体止口上有配合的称为悬挂式；根据不同的机型，设备在生产设计过程中技术都不一样。汽发机转子以东方电机厂火电100万、核电1750兆瓦机组护环为例，汽端拔护环，中心环必须与护环配合段脱开，才能把护环从本体配合段拔出，所以中心环与护环配合段加热温度是关键问题。护环在加热过程中，主要考虑护环本体配合段加热温度，和护环与中心环配合段加热温度应相对均匀，但加热圈感应磁场分布不能一样，因为护环本身结构是护环与本体配合段厚度比较薄(前半部分) ，护环与中心环配合段厚度比较厚（后半部分），所以加热圈磁场分布，在一定加热时间内，既能满足本体配合段护环加热温度，还要满足中心环与护环配合段加热温度及拔出护环胀量要求，只有两段配合面胀开一定间隙才能拔出护环；在实际操作拔护环过程中，还要加中心环散热器冷却中心环，防止中心环过热，配合面产生不了间隙，中心环与护环抱死导致拔护环失败。下面以东方电机厂汽发机100万、核电1750兆瓦机组转子护环为例，介绍整个汽端拔护环操作过程如下： 100万机组转子护环直径：1367mm 、长度：901mm 、重量：2.3t ，本体配合段紧量：3.1mm ，中心环配合段紧量2.5mm ；核电1750兆瓦机组护环直径：2160mm ，长度850mm ，重量3.5t, 工艺要求加热温度:100万机组护环250-285℃, 加热时间：40-50min 内拔出护环; 核电1750兆瓦机组护环加热温度;300-320℃, 加热时间40-50min 内拔出护环。
1、100万机组护环设计工频感应加热装置功率：450KW
护环工频感应加热装置 安阳电器 电话：13837237928
核电1750兆瓦机组护环设计工频感应加热装置功率：750KW 2、工作电压:380V(二相)
3、加热运行工作电流：100万护环机组1300A ；核电1750兆瓦机组护环：1950A
4、8点热电偶测温探头，分别放置在护环本体配合端与中心环配 合端，并与电气控制部分记录仪、打印机相连接。 5、中心环散热器安装在中心环内径弧面上
6、启动主机开始加热运行，电气控制部分仪器、仪表开始工作，记录仪8通道开始显示护环各点加热温度，打印机开始打印记录护环加热时段温度数据，100万护环加热设置本体与中心环配合段拔出护环温度报警点285℃，核电1750兆瓦护环设置本体与中心环配合段护环转动移位拔出护环加热温度报警点320℃。 7、主机运行到45min 后，根据仪表显示温度数据，操作人员检查护环与本体胀量间隙及中心环与护环配合段胀量间隙，符合工艺要求，可以拔出护环，停机开始拔护环作业，在液压千斤顶作用下，护环从转子本体配合段、护环与中心环配合段慢慢拔出，整个拔护环作业操作时间3-5分钟完成，整套拔护环作业时间50分钟。
五、结论：使用工频感应加热装置，安装连接方便，加热过程简单，既不通水冷却，又不用繁琐的电缆缠绕，只用380V 工频电源，加热
速度快，安全环保，质量可靠，非常实用；从本质上彻底消除了加热
护环明火作业及改变了使用中频加热对护环的损伤，是一种更科学的使用与维护设备。目前，我单位为哈尔滨电机厂、东方电机厂生产的各类火电、核电护环工频感应加热装置都已定型，并应用到汽发分厂有关工段及外地电站机组转子维护使用，受到了工艺技术部门的信赖与好评。并已广泛推广到大亚湾核电站、岭澳核电站、红沿河核电站、福清核电站、宁德核电站、台山核电站、秦山核电方家山等部门转子定期维护专用配套设备。
欢迎广大客户技术咨询、洽谈业务！
生产单位：安阳市工业电器总公司电器厂一分厂
六、东方电机厂、哈尔滨电机厂护环工频感应加热装置一览表：（供参考）
七、核电、火电现场加热拔护环作业图
1、东方电机厂核电1750兆瓦现场加热拔护环作业图
2、东方电机厂核电1150兆瓦现场加热拔护环作业图
5、秦山核电站设备大修电机飞轮加热器、推力盘加热器
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