第四节 水轮发电机检修

一、检修等级

检修等级是以机组检修规模和停用时间为原则划分的。DL/T 838—2003《发电企业设备检修导则》将发电企业机组的检修分为A、B、C、D四个等级，分述如下。

（1）A级检修。A级检修是指对发电机组进行全面的解体检查和修理，以保持、恢复或提高设备性能。

（2）B级检修。B级检修是指针对机组某些设备存在问题，对机组部分设备进行解体检查和修理。B级检修可根据机组设备状态评估结果，有针对性地实施部分A级检修项目或定期滚动检修项目。

（3）C级检修。C级检修是指根据设备的磨损、老化规律，有重点地对机组进行检查、评估、修理、清扫。C级检修可进行少量零件的更换、设备的消缺、调整、预防性试验等作业以及实施部分A级检修项目或定期滚动检修项目。

（4）D级检修。D级检修是指当机组总体运行状况良好，而对主要设备的附属系统和设备进行消缺。D级检修除进行附属系统和设备的消缺外，还可根据设备状态的评估结果，安排部分C级检修项目。

二、检修分类

1.定期检修

定期检修是一种以时间为基础的预防性检修，根据设备磨损和老化的统计规律，事先确定检修等级、检修间隔、检修项目、需用备件及材料等的检修方式。

2.状态检修

状态检修是根据状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，评估设备的状况，在故障发生前进行检修的方式。

3.改进性检修

改进性检修是指对设备先天性缺陷或频发故障，按照当前设备技术水平和发展趋势进行改造，从根本上消除设备缺陷，以提高设备的技术性能和可用率，并结合检修过程实施的检修方式。

4.故障检修

故障检修是指设备在发生故障或其他失效时进行的非计划检修。

三、检修间隔

机组A级检修间隔是指从上次A级检修后机组复役时开始，至下一次A级检修开始时的时间。机组A级检修间隔和检修等级组合方式见表2-3。

发电企业可根据机组的技术性能或实际运行小时数，适当调整A级检修间隔，采用不同的检修等级组合方式，但应进行技术论证，并经上级主管机构批准。

四、检修停用时间

停用时间是指机组从系统解列（或退出备用），到检修工作结束，机组复役的总时间。水轮发电机组标准项目检修停用时间如表2-4所示。

对于多泥沙河流、磨损严重的水轮发电机组，其检修停用时间可在表2-4规定的停用时间上乘以不大于1.3的修正系数；贯流式水轮发电机组比同尺寸的轴流封桨式发电机组A级检修停用时间相应增加20天。

五、检修项目

主要设备（指水轮机、发电机、主变压器、机组控制装置等设备及其附属设备）的检修项目分为标准项目和特殊项目两类。

1.标准项目

（1）A级检修标准项目的主要内容：

1）制造厂要求的项目。

2）全面解体、定期检查、清扫、测量、调整和修理。

3）定期监测、试验、校验和鉴定。

4）按规定需要定期更换零部件的项目。

5）按各项技术监督规定检查项目。

6）消除设备和系统的缺陷和隐患。

（2）B级检修项目是根据机组设备状态评价及系统的特点和运行状况，有针对性地实施部分A级检修项目和定期滚动检修项目。

（3）C级检修标准项目的主要内容：

1）消除运行中发生的缺陷。

2）重点清扫、检查和处理易损、易磨部件，必要时进行实测和试验。

3）按各项技术监督规定检查项目。

（4）D级检修的主要内容是消除设备和系统的缺陷。

发电企业可根据设备的状况调整各级检修的项目，原则上在一个A级检修周期内所有的标准项目都必须进行检修。

2.特殊项目

特殊项目为标准项目以外的检修项目以及执行反事故措施、节能措施、技改措施等项目；重大特殊项目是指技术复杂、工期长、费用高或对系统设备结构有重大改变的项目。发电企业可根据需要安排在各级检修中。

水轮发电机检修参考项目如表2-5所示。水力发电机组计算机监控系统的检修项目如表2-6所示。

六、检修文件包

发电企业应编写检修文件包，承包方应严格按照检修文件包进行作业。检修文件包的主要内容如表2-7所示。

七、检修全过程管理

检修全过程管理是指检修计划制订、材料和备品配件采购、技术文件编制、施工、冷（静）态验收、热（动）态验收以及检修总结等环节的每一管理物项、文件及人员等均处于受控状态，以达到预期的检修效果和质量目标。发电机组A/B级检修全过程管理程序框图如图2-16所示。

图2-16中的不符合项是指由于特性、文件或程序方面不足，使其质量变得不可接受或无法判断的项目。

八、检修实例

（一）定子

1.定子绕组

发电机定子绕组常见故障及其检修方法如下：

（1）定子线棒松动。发电机定子线棒松动会使线棒绝缘磨损，从而使线棒损坏引起发电机故障。线棒松动的原因主要是由于槽楔或端部垫块松动引起的，在大修时，应针对线棒松动的原因予以解决。

1）若检查发现定子槽楔松动时，可根据情况将松动的槽楔打出，加垫条后再将新槽楔打入。如果原槽楔材料为木材或酚醛层压板，应在换新时尽可能地改用环氧酚醛层压玻璃布板槽楔。对于大容量的发电机，最好改用楔形槽楔，如图2-17所示。由于这种槽楔是斜楔，打入时越敲越紧，当紧力不合适时，只要调整楔下垫条即可。

打入槽楔前，槽内应用干燥的压缩空气吹净，不可留有垫条碎屑等杂物。打入槽楔时应特别注意不能损坏线棒，一般用木锤敲打，切勿使用铁锤，要防止锤头误击绕组或铁芯表面。

2）当检查发现端部垫块松动时，应将垫块的扎带切断、拉去，取下垫块。如果原垫块并未损坏或老化不严重，则可以继续使用，但应加垫适当厚度的垫片，涂上绝缘漆，再与原垫块一起垫入，紧固后重新绑好扎带。扎带上也应涂绝缘漆。如果原垫块已损坏或老化严重，则应配制新垫块，垫块材料最好采用环氧酚醛层压玻璃布板。

（2）定子线棒接头开焊。线棒端头的焊接以往多为锡焊，采用锡焊的机组，接头开焊的故障较多。近年来由于焊接技术发展，线棒接头多采用银焊和银磷铜焊，尤其是对于采用多股扁铜线的篮形绕组而言（见图2-18），其焊接方法简单、速度快、允许工作温度高（熔点大于700℃），基本上消除了因接头开焊而引起的事故。所以对于用锡焊的多股扁铜线编织的线棒接头，应尽可能在检修时改为银焊或银磷铜焊。

将锡焊接头改用银焊的施工方法如下：

1）拆下绕组端部有关的紧固零件和垫块。拆下的零件均应做好标记，以防装复时装错。

2）将锡焊用的并头套加热至200℃熔下。用锉或砂纸清除每根扁铜线上的焊锡及氧化物，清除长度约20mm。如扁线已烧断，应用银焊接长，如烧断较短时也可以在焊接时接长。

3）做好绝热措施。可用石棉布、石棉绳、石棉泥等材料包住端线及相邻的端线接头，以防烧坏周围绝缘。因为银焊时加热温度较高，绝热措施应做得完善一些。

4）将扁铜线头弯曲，用气焊加热焊接。一般最里和最外层铜线采用搭接，中间铜线采用对接方式。应注意焊接后接头的长度不能比原来的长度增加过多，以免装复时距端盖过近。焊接后应清理接头上的毛刺及残余溶剂等杂物。对于结构为股焊接的接头，应注意包好或垫好股间绝缘，以防止股间短路。

5）当测量直流电阻合格后，应在接头上涂填充泥。填充泥可用绝缘漆如云母粉（或云母粉与石英粉各50%）调制，也可用环氧树脂与适量的石英粉及云母粉调制而成。涂好填充泥后包一层玻璃丝带，再包扎绝缘带（层数根据额定电压而定），最外层包一层玻璃丝带，并涂上绝缘漆。绝缘带和玻璃丝带均采用半叠包。

6）配装垫块。若原来垫块已损坏时，应配制新的。然后装复拆下的全部紧固零件。

7）按规定进行有关电气试验。试验合格后，焊接线棒接头工作结束，发电机便可装复。

锡焊接头开焊后，若无条件改为银焊时（如盘形绕组的接头），则仍用锡焊焊接，其焊接过程与银焊大致相同。

（3）更换定子线棒。发电机不论是在运行中还是在检修的预防性试验中，如果发生线棒绝缘击穿事故，就需要更换定子线棒。更换上层线棒比较容易，只要取出损坏的线棒即可。如果被损坏的线棒位于下层，则须将上层完好的线棒取出，方可取出下层损坏的线棒。须取出多少上层线棒要仔细观察，切勿搞错。

2.定子铁芯

发电机定子铁芯常见故障及其检修方法如下：

（1）定子铁芯松动。在大修时，若在铁芯齿部、轭部、鸠尾筋及机壳的横向壁等处发现有红粉，通常是因铁芯松动而产生的。铁芯松动引起硅钢片在运行中振动，片间绝缘被磨损，硅钢片被氧化，就会产生锈蚀红粉。因此当大修时发现铁芯上有红粉就应进行检修，以撑紧铁芯。如果是铁芯轭部松动，可用探刀从背部插拭，检查松紧程度后，将层压绝缘薄板做的楔块从铁芯背部塞入，把铁芯撑紧。塞入楔块时的注意事项如下：

1）楔块厚度一般为1～3mm，不能太厚，以防撑断硅钢片。若铁芯松动严重，可在轴向不同的位置塞入几圈较薄的楔块。

2）在定子铁芯的整个圆周上应塞入同样厚度的楔块（除鸠尾筋处无法塞入以外）。

3）铁芯轭部松动时，楔块塞入铁芯的长度不能超过铁轭高度，以防损伤线棒；楔块应从硅钢片与风道片上的小工字钢（或风道片）之间塞入，并正好撑在两根小工字钢的位置，如图2-19所示。因小工字钢或风道片的厚度都较大，从这里塞入不易折断硅钢片间绝缘。

4）铁芯齿部松动时，楔块也应从齿部风道片上的小工字钢（或风道片）与硅钢片之间塞入，撑紧铁芯。楔块的宽度应比齿窄一些，长度应比齿高短些并视铁芯松动程度而定。

5）打入楔块时禁止使用铁锤，应采用木锤，以防损伤铁芯。打入楔块过程中，应注意不能碰伤线棒绝缘，楔块打入后与铁芯表面齐平，不应高出铁芯。

（2）定子铁芯局部被电弧烧损。同步发电机发生定子绕组对地击穿或相间击穿时，产生的电弧将会烧损附近的铁芯。尤其是运行中发生相间短路产生的短路电流很大，铁芯将被严重烧损，该处硅钢片会熔化，线棒中的铜也会熔化，形成比较坚硬的铜铁熔渣。严重时，风道片上的小“工”字钢、周围硅钢片的绝缘都被烧损，使很多硅钢片被短路。所以发电机发生线棒绝缘击穿事故后，应认真检查铁芯是否被烧损，如果已损坏，应先修复铁芯，并经铁损试验合格后，才可更换备品线棒。铁芯检修方法如下：

1）取出被烧损棒的线棒后，应先清除铜铁熔渣。清除时可用凿子凿或锉刀锉，粘在槽底或槽侧壁的熔渣可用软轴砂轮或在手电钻上装小砂轮来磨，使烧损处铁芯打磨至表面光滑，无毛刺，并用压缩空气吹净。

2）修复硅钢片间的绝缘。修复时，可先撬开每片硅钢片，用刮刀刮去每片两侧的毛刺，使其略呈圆角，再用压缩空气吹净。然后在硅钢片间涂上绝缘清漆。涂好漆后，再在片间塞进0.10～0.20mm厚的天然云母片（也可用环氧酚醛层压玻璃布板）。片间绝缘修复后，应立即做铁芯损耗试验，试验合格后，再进行下一步检修。

3）在铁芯被烧损后留下空洞处配上垫块，将铁芯撑紧。垫块的材料最好用环氧酚醛层压布板，垫块的形状要和空洞形状基本相同。配好垫块后，涂上环氧树脂，用木锤敲入空洞内。垫块敲入后，应进行检查，如放在槽底的垫块，表面不应高于槽底，齿部垫块的两侧不能有偏斜，不然会影响线棒的嵌放。

4）修复风道片上被烧损的小工字钢。因为铁芯烧损修复后，质量总不及未烧损的，所以一般这部分的温升就较高，如果通风道再被堵塞，则温升必然会更高，所以在以后运行中容易使该部分硅钢片过热，甚至可能损坏线棒绝缘，因此必须将小工字钢修复，使叠片组间的通风道畅通。

检修时，可将同样截面尺寸的小工字钢按需要长度截断，在配好垫块后按原位敲入。如果垫块跨过几个通风道，应将垫块分成几块，留出通风道。

3.定子机座松动

大多数的发电机定子，是用定位销和螺栓连接基础板，再由地脚螺栓固定在基础上的。定子松动往往是地脚螺栓松动引起的，尤其是单头的地脚螺栓，当二期混凝土浇注不足，或者未能很好捣实时容易发生松动。

为此应重新锚固或固定地脚螺栓，比较适用的方法是：先敲掉螺栓四周的一些混凝土，直到露出基础钢筋。用钢筋将外露的基础钢筋与地脚螺栓焊牢，再重新浇注混凝土补平。

但是，一旦动作了地脚螺栓，必须重新调整定子的水平度。在必要时还须重新校核定子中心位置。

（二）转子

1.转子绕组绝缘电阻过低或接地

根据有关规程规定（参见第九章第三节），运行中转子绕组的绝缘电阻在室温时一般不小于0.5MΩ。如发现转子绝缘电阻过低或接地情况时，应根据不同具体情况进行处理。常见的情况如下：

（1）转子绝缘受潮。如果经试验鉴定及情况分析后，确认是因为受潮而使转子绝缘电阻过低或引起接地时，应进行干燥。

（2）滑环下有碳粉或油污堆积。

由于滑环与轴间的绝缘表面有碳粉和油污堆积使转子绝缘电阻过低或造成接地时，应将滑环及绝缘上的碳粉和油污用布擦净，再用0.4～0.6MPa的压缩空气吹净，也可用布条浸汽油擦拭。处理后，应测量绝缘电阻，若绝缘电阻回升，则说明处理正确，否则应继续查找原因。

（3）转子绕组端部积灰。转子绕组端部严重积灰是造成转子绕组绝缘电阻过低的主要原因。其处理办法是拉出两端护环，把端部积灰吹净。经处理后，其绝缘电阻一般会立刻回升。这时应剥去护环绝缘，用干燥的压缩空气将端部及转子本体上的各个通风槽内的积灰尽量吹净。压缩空气的压力一般为0.1～0.2MPa。当端部绕组的绝缘漆膜有脱落时，应对端部绕组涂一层绝缘漆（如H30-2环氧漆）。干燥后装复护环，再测一次绝缘电阻，其值应大于0.5MΩ。

（4）槽口绝缘损坏。当发电机转子拉出护环、剥去护环绝缘后，应仔细检查转子绕组端部和槽口绝缘的状况。由于机组运行日久，槽口处槽套的保护层容易老化、断裂，槽套的云母剥落，在云母剥落处形成的间隙中又大量积灰，导致转子绝缘电阻过低或造成接地。如果槽口绝缘普遍损坏，应在恢复性大修时更换槽套；当个别损坏时，可进行局部修理。

修理时需拆去端部和槽口处的绝缘垫块，用0.1～0.2MPa的压缩空气吹净积灰并擦掉垢渍，再将醇酸漆和云母粉调和的填充泥涂塞在槽口绝缘损坏处的缝隙内和绕组与本体之间的转角处，转角处的填充泥应形成一个圆角，以增加绕组与转子本体间的爬电距离。然后包2～4层0.10×（10～25）mm的玻璃丝带，应尽可能将填充泥形成的圆角全部包进，第一、二层玻璃丝带不能包得太紧，以免将填充泥挤出。玻璃丝带不要包得过长，否则影响散热。在新包玻璃丝带上应涂绝缘漆。所有槽口绝缘损坏处都应作同样处理，最后在绕组端部喷一层绝缘漆。

修补好槽口绝缘并配好槽口与端部垫块后，测量绝缘电阻符合要求，就可包护环绝缘，准备装复护环。

（5）槽绝缘断裂或损坏。转子槽绝缘断裂或损坏时将造成转子绕组接地。如果槽绝缘已经严重老化、断裂，则应进行恢复性大修。若仅为靠近槽楔几匝处个别点槽绝缘断裂或损坏时，可采用临时的修理办法。

修理时，先用兆欧表或万用表或探针等方法查出接地点的准确位置，并做好记号。然后用如图2-20所示的前端呈斜面且磨光的钢片从接地点的槽壁插入，同时用万用表测量接地情况。当钢片插入时，万用表指针会有摆动，当钢片插到接地点时，万用表指针将会摆动显著或者使接地消失，绝缘电阻回升，再将钢片插进10mm左右后，拔出钢片。如果仅此一点接地，拔出钢片后接地现象应消失。此时可将预先准备好的天然云母片或层压薄板塞入槽绝缘与槽壁的缝隙内，用兆欧表测量应无接地现象。向新插入的绝缘片周围的缝隙中注入绝缘漆。

槽绝缘修补好后，在槽内最上面的一匝绕组上涂绝缘漆，按原样垫好垫条打进槽楔。打好槽楔后，应再次测量绝缘电阻，如符合要求则表明已修好。

（6）转子绕组引出线绝缘损坏。转子绕组引出线的安装方式有两种：①引出线在转子轴表面槽内；②引出线在中心孔内。前者引出线绝缘最容易损坏。

2.转子失圆及磁极松动

水轮发电机都是凸极式的，磁极一个个地制作好，靠T形接头嵌在磁轭的T形槽内，再用磁极键打紧、固定。不少电站都发现长期运行以后，由于T形部分及磁极键变形而使转子失圆。某些发电机还发现个别磁极松动。为此，必须将磁极拆下，适当修整后重新挂装。而拆磁极的关键在于拔出磁极键，一般的方法如下述。

（1）铲或剔掉磁极键的点焊点。

（2）用煤油渗入磁极键四周的结合缝，以减小拔键时的阻力。加煤油应多次、少量地进行，一般浸润30min以后效果明显。目前市场上有专门的螺栓松动液（汽车修理行业）使用起来更为简单而有效。

（3）用专用工具和行车向上方拔起大头在上的磁极键，在松动以后将两根键一起提出来。这正如图2-21所示。

在没有专用夹钳的情况下，可用图2-22所示的方法，用千斤顶拔出磁极键。将一根较粗的螺栓点焊在大头朝上的磁极键上，加支撑板后用两个千斤顶同时操作来拔键。

（4）取出磁极后，视挂口的具体问题用锉、磨等方法修整。使T形头及T形槽的结合面平整、光滑，再选择尺寸适合的键，重新进行挂装。

（5）对磁极的修整必须保证静平衡和同心度的要求。应该用测圆架、百分表进行检查和调整，这与安装过程的作法相同。

（三）推力头松动

中小型立式发电机都是悬式结构的，主轴的顶端安装推力头，与推力瓦一起组成推力轴承。推力头与主轴之间用键和卡环传力，靠过盈配合固定转动中心。但实际上，中小型机组的推力头内孔和主轴轴颈之间常用过渡配合，间隙为0～+0.05mm，真正过盈的极少。推力头用热套、冷拔的方法装拆，在多次拆装以后，结合面可能受损伤而造成松动，这已经在不少电站发现。

为此需拆出推力头再作适当处理。

1.推力头的拆卸

（1）拆出卡环。顶起转子，升高制动器作为支撑，把转子放在制动器上，再进行推力头的拆卸工作。

卡环是两半环组成的，对合地卡在推力头与主轴的环形槽之间。卡环的端面间隙很小，一般小于0.03mm，只能沿径向拆出。

先用螺丝刀或很薄的楔子板从合缝处插入，使两个半环分离后再逐一横向取出。对有锁定螺钉的则应先拆去螺钉。

（2）用专用工具向上拔出推力头。拆下镜板、绝缘垫。安装专用工具，利用螺纹千斤顶拔出推力头。专用工具如图2-23所示，四根螺栓穿过螺母的翼板拧在推力头上，中间螺杆则顶在主轴顶端，旋转螺杆则可以向上拔出推力头。这是中小型机组常用的方法。

（3）靠转子重力拔出推力头。拆下镜板、绝缘垫，镜板落在推力轴瓦上。再次顶起转子，在推力头与镜板背面之间垫入三或四块等厚度的垫块，然后让转子下落。推力头被垫块阻挡，而转子受重力作用下落，也就将推力头拔出一段距离。这样反复操作，每次使推力头拔高6～10mm，在松动以后再用行车吊出推力头。这种方法是大型机组常用的，用于中小型机组也是有效的。

2.用镀一层金属的方法修复推力头内孔

拆下推力头后用内、外径千分尺检查推力头内孔和轴颈。如果间隙过大或明显失圆，可先修整轴颈，恢复其圆度及表面光洁度，同时决定推力头内孔应镀金属层的厚度。

（1）在推力头内孔上镀铬。镀铬硬度高，耐磨性好。但镀铬的工艺复杂，需送有关工厂进行，而且成本比较高。

（2）镀一层其他金属。目前已有一种现场操作的刷镀工艺，可在推力头内孔上镀一层铜。其基本过程是：在内孔表面刷一层特殊的电解液，然后通直流电，使金属铜沉集在内孔表面上，多次刷镀即可达到需要的厚度。铜的硬度和耐磨性不如铬，但刷镀的成本低而且可以在现场进行，不失为一种效果较好的检修工艺。

一些中小型机组，在轴颈和推力头内孔尚未失圆的情况下，用打毛结合面的方法处理推力头松动，这在短期内是有效的，但不能从根本上解决问题。

（四）滑环电刷

运行中滑环电刷发生火花的原因及相应的处理方法如下：

（1）使用的电刷牌号不符合要求，或更换的电刷牌号错乱。处理的方法是使用制造厂家指定的或经过试验适用的同一牌号的电刷。

（2）电刷压力不均匀，或不符合要求。处理的方法是用弹簧秤检查电刷压力，并进行调整。电刷的压力应按制造厂家规定，无规定时可调整到不发生火花的最小压力（一般为200～300g/cm²）。各电刷压力应均匀，其差别不应超过10%。

（3）电刷磨短。当电刷磨短至不能保持所需压力时必须更换。

（4）电刷接触面不洁，在个别或全部电刷下出现火花。当出现这种现象时，应用干净帆布擦去或用电工刀刮去电刷接触面的污垢。

（5）电刷和刷辫、刷辫和刷架间的连接松动，发生局部火花。当出现这种情况时，应检查连接处的接触程度，若确属接触不良，应设法紧固。

（6）电刷在刷盒中摇摆或动作卡涩，火花随负荷而增加。当出现这种情况时，应检查电刷在刷盒内能否上下自如地活动，更换摇摆和卡涩的电刷。电刷与刷盒之间应有0.1～0.2mm的间隙。

（7）滑环表面凸凹不平。当出现这种现象时，应在停机时检查滑环表面的不平度，若超过厂家规定值，应进行车削打磨处理。

（8）电刷间负荷分布不均匀。当出现这种现象时，应用直流卡钳检测电刷电流分布情况。对负荷过重、过轻的电刷及时调整，重点是使电刷压力均匀、位置对准滑环圆周的法线方向、更换发热磨损的电刷。

如果经过分析，证实电刷的严重磨损是由于滑环表面光洁度不高而引起的，可对滑环进行修整。根据一些制造厂的经验，在修整滑环时采用滚压工艺，可将滑环表面的光洁度提高到，并且表面硬度也可显著提高。这不但延长了电刷的寿命，而且也延长了滑环的使用寿命。

修整方法如下：先将滑环表面在车床上精车一刀，使光洁度达，再将滚压工具装在车床刀架上，见图2-24。在滑环表面进行滚压，为了增大压强，可使滚压工具上的轴承外圆表面与滑环外圆表面之间有5°～10°偏角。其工艺参数为：转速350r/min，滚压深度为0.35～0.5mm，走刀量为0.05mm/转。加工后光洁度达。