關(guān)于汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷與預(yù)防的探討

林麗萍

[摘 要]隨著不斷發(fā)展國家經(jīng)濟(jì)，逐漸出現(xiàn)能源緊張問題，為了能夠及時(shí)解決供應(yīng)能源問題，應(yīng)該不斷改進(jìn)發(fā)電方式，現(xiàn)階段，火力發(fā)電已經(jīng)逐漸成為比較重要的發(fā)電方式，汽輪發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電中主要的構(gòu)成部分，是否能夠可靠運(yùn)行會(huì)極大程度上影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性，并且也會(huì)在一定程度上影響用戶用電經(jīng)濟(jì)性和用電安全性，本文主要分析了運(yùn)行汽輪發(fā)電機(jī)過程中的故障問題，并且基于此提出合理的解決對(duì)策，從而保證能夠經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的運(yùn)行發(fā)電機(jī)。

[關(guān)鍵詞]汽輪發(fā)電機(jī) 運(yùn)行故障 診斷 預(yù)防

中圖分類號(hào)：TM306 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）10-0289-01

現(xiàn)階段，國內(nèi)主要發(fā)電方式就是煤炭發(fā)電，隨著不斷改變發(fā)電方式，開始逐漸投產(chǎn)運(yùn)行高參數(shù)火電發(fā)電機(jī)組，促使我國開始進(jìn)入新的火力發(fā)電階段，其中比較重要的構(gòu)成部分就是汽輪發(fā)電機(jī)，同時(shí)也是正常運(yùn)行火力發(fā)電的主要設(shè)施。正常發(fā)展火力發(fā)電的過程中經(jīng)常受到汽輪發(fā)電機(jī)事故或故障的影響，在并網(wǎng)運(yùn)行大容量汽輪發(fā)電機(jī)以后，在運(yùn)行監(jiān)測、系統(tǒng)安全、維護(hù)檢修等方面都會(huì)出現(xiàn)一定不足和缺陷，正式運(yùn)行火力發(fā)電以后會(huì)因?yàn)閾p壞設(shè)備導(dǎo)致出現(xiàn)大面積停電問題，從而嚴(yán)重影響國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且也會(huì)嚴(yán)重危害電網(wǎng)運(yùn)行的安全。為了能夠及時(shí)有效解決上述問題，應(yīng)該不斷歸納總結(jié)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，充分考慮日常維護(hù)和檢修方面的可靠性和安全性。

一、汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷

汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)候因?yàn)榇嬖诒容^復(fù)雜引發(fā)原因和比較發(fā)生故障部位，導(dǎo)致出現(xiàn)很種類汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障，但是不同種類故障存在一定嚴(yán)重性和多發(fā)性區(qū)別，基于此下文主要分析以下幾種汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障。

（一）定子繞組故障

現(xiàn)階段，大部分大型汽輪發(fā)電機(jī)經(jīng)常使用的冷卻方式都是水-氫-氫形式，也就是定子鐵心氫冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、定子繞組水內(nèi)冷，因?yàn)橹圃旃に嚭驮O(shè)計(jì)比較落后，促使不能嚴(yán)格管理檢驗(yàn)維修、生產(chǎn)流程、控制工序的質(zhì)量，導(dǎo)致會(huì)由于熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力等因素影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行，從而促使定子繞組短路故障和接地故障。一般情況下都是在繞組端部出現(xiàn)定子繞組故障。可以分為以下幾方面，一是，不良焊接工藝初始損壞接頭；二是，定子引線和線板銅體出現(xiàn)疲勞斷裂；三是，定子繞組漏水；四是，磨損端部緊固件；五是，定子繞組上遺留金屬異物；六是，堵塞定子繞組冷卻水回路；七是，定子繞組出現(xiàn)絕緣故障。

（二）定子鐵芯故障

由于裝配工藝和制造工藝的限制和影響，例如，變成絕緣漆厚度和硅鋼片厚度偏差、兩端壓指的高度偏差、鐵芯壓裝中冷熱壓次數(shù)、鐵芯壓裝中壓力大小、去邊緣和沖剪毛邊工藝，此外在長期出土交變電磁力影響下的電機(jī)鐵芯，會(huì)導(dǎo)致定子鐵芯出現(xiàn)整體松弛或者局部松弛問題，從而嚴(yán)重名破壞鐵芯絕緣能錄，導(dǎo)致鐵芯芯片出現(xiàn)局部過熱和斷路，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)定子繞組故障，從而會(huì)在一定程度上影響安全運(yùn)行發(fā)電機(jī)。

（三）轉(zhuǎn)子繞組故障

繞組故障基本上主要包括燒損集電環(huán)-電刷設(shè)備、熱變形、匝間短路故障以及對(duì)地絕緣故障等。從以下幾方面來分析轉(zhuǎn)子繞組匝間短路和接地故障，轉(zhuǎn)子繞組中進(jìn)入焊渣、金屬異物、導(dǎo)電粉塵；冷卻器漏水；過熱的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞絕緣；堵塞水內(nèi)冷卻轉(zhuǎn)子繞組，促使出現(xiàn)局部股熱問題，從而燒損匝間絕緣；由于機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力損壞設(shè)備絕緣；粗糙的制造工藝促使出現(xiàn)局部缺陷。汽輪發(fā)電機(jī)云心規(guī)定時(shí)候因?yàn)闄C(jī)械作用和受熱歐膨脹導(dǎo)致出現(xiàn)塑性形變，也就是所說的熱變形或者殘余變形。隨著不斷積累殘余變形，導(dǎo)致?lián)p壞轉(zhuǎn)子端部絕緣以及繞組槽部絕緣，從而導(dǎo)致設(shè)備初夏接地故障或者匝間短路，甚至出現(xiàn)斷裂繞組的現(xiàn)象。針對(duì)有刷汽輪發(fā)電機(jī)來說，保證電機(jī)能夠安全正常運(yùn)行基礎(chǔ)就是電刷和集電環(huán)之間的可靠接觸。如果上述兩部分出現(xiàn)不良接觸會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重孫煥集電環(huán)絕緣、燒毀刷架、刷握等，從而出現(xiàn)接地故障[1]。

（四）負(fù)序電流燒損轉(zhuǎn)子

一般情況下，都是在三相對(duì)稱負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行汽輪發(fā)電機(jī)。但是如果出現(xiàn)不對(duì)稱發(fā)電機(jī)或者電力系統(tǒng)故障點(diǎn)時(shí)候，可以暫時(shí)運(yùn)行在不對(duì)稱三相負(fù)荷狀態(tài)中。如果電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中出現(xiàn)兩相短路、單項(xiàng)接地故障以及系統(tǒng)單相重合閘的時(shí)候，此外，在發(fā)電機(jī)正常出口或者故障情況下不能同時(shí)在三相負(fù)荷中斷開和切入相關(guān)操作過程。不對(duì)稱運(yùn)行發(fā)電機(jī)，除了電子繞組總正序電壓和電流以外，還會(huì)出現(xiàn)零序和負(fù)序電壓和電流。負(fù)序電流形成的反向旋轉(zhuǎn)磁場，可以在轉(zhuǎn)子鐵芯、阻尼繞組、勵(lì)磁繞組中形成耳背電流，從而導(dǎo)致出現(xiàn)鐵耗和銅耗，以至于會(huì)嚴(yán)重降低發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率，甚至燒毀設(shè)備轉(zhuǎn)子。負(fù)序電流有可能導(dǎo)致定子振動(dòng)和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。雖然是短暫不對(duì)稱運(yùn)行，但是如果不能及時(shí)正確處理故障或者動(dòng)作，會(huì)導(dǎo)致燒毀發(fā)電機(jī)，從而出現(xiàn)安全事故[2]。

二、汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障的預(yù)防

（一）定子繞組故障預(yù)防措施

改變定繞組成型工藝和線棒膠化技術(shù)，提高徑向和切向固定以及端部漸開線。焊接完線棒接頭以后需要及時(shí)檢車是否合格，合格以后需要整形處理導(dǎo)線，并且應(yīng)該光滑過度接頭。利用超聲波流量計(jì)或者熱水流實(shí)驗(yàn)來檢車是否堵塞定子水路，必要的時(shí)候應(yīng)該嚴(yán)格控制符合實(shí)際運(yùn)行需求的內(nèi)冷水質(zhì)，保證能夠正確進(jìn)行水冷檢溫指示。在進(jìn)行定期維修單時(shí)候，應(yīng)該及時(shí)禁錮緊固件、檢查定子端部縣區(qū)，查看是否出現(xiàn)磨損絕緣或者松動(dòng)的問題，此外需要及時(shí)有針對(duì)性更換緊固件[3]。

（二）定子鐵芯故障預(yù)防措施

監(jiān)測制造的時(shí)候需要進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，對(duì)沖壓以后的硅鋼片進(jìn)行去邊毛處理。疊壓制造的時(shí)候，應(yīng)該盡可能合理控制壓裝力度，避免損壞絕緣，保證安裝定子芯片質(zhì)量。大修機(jī)組的過程中應(yīng)該及時(shí)檢查穿心螺桿以及定位螺桿是否出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，并且依據(jù)損耗試驗(yàn)和鐵芯溫升來對(duì)定子鐵芯進(jìn)行故障檢查，還可以依據(jù)紅外熱像儀來及時(shí)檢車定子內(nèi)部鐵芯溫度分布情況。

（三）轉(zhuǎn)子繞組故障預(yù)防措施

適當(dāng)改變轉(zhuǎn)子繞組通風(fēng)實(shí)際結(jié)構(gòu)，及時(shí)檢測是否堵塞風(fēng)孔。對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組銅線上出現(xiàn)的金屬顆粒以及毛刺應(yīng)該及時(shí)去除。改變運(yùn)行過程中明轉(zhuǎn)子滅磁作用，避免出現(xiàn)影響轉(zhuǎn)子運(yùn)行的過電壓現(xiàn)象。改變繞組但不內(nèi)部匝間絕緣技術(shù)。繞組設(shè)備進(jìn)行大修的時(shí)候應(yīng)該及時(shí)分析絕緣老化問題；提高維護(hù)運(yùn)行力度，從而可以在一定程度上避免長期運(yùn)行出現(xiàn)過熱轉(zhuǎn)子繞組或者振動(dòng)的問題。依據(jù)微分探測線圈技術(shù)來檢測轉(zhuǎn)子繞組是否出現(xiàn)短路，保證能夠平穩(wěn)接觸電刷和集電環(huán)，以至于確保能建立光潔表面的氧化碳薄膜層[4]。

（四）負(fù)序電流燒損轉(zhuǎn)子預(yù)防措施

設(shè)備上應(yīng)該合理安裝負(fù)序保護(hù)裝置，以便于能實(shí)時(shí)監(jiān)測負(fù)序電流穩(wěn)定狀態(tài)，并且也應(yīng)該安裝一定報(bào)警設(shè)備。實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候應(yīng)該及時(shí)控制斷路器質(zhì)量，并且還需要及時(shí)檢查是否全部斷開或者別和三相斷路器，適當(dāng)?shù)陌惭b一定失靈保護(hù)設(shè)備。如果出現(xiàn)不能同時(shí)閉合或者斷開三相斷路器的時(shí)候，應(yīng)該盡可能降低發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流和汽輪機(jī)輸出功率，然后最大限度降低負(fù)序電流，定期檢測滅磁開關(guān)卡澀問題，必要的時(shí)候及時(shí)更換設(shè)備器件[5]。

結(jié)束語

綜上，火力發(fā)電系統(tǒng)中汽輪發(fā)電機(jī)是十分重要的，隨著不斷提高單機(jī)容量，更加關(guān)注設(shè)備運(yùn)行安全和可靠性，本文主要分析了汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷與預(yù)防。

參考文獻(xiàn)

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[3]尹文俊，王淑華.1000 MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路故障的診斷與分析[J].黑龍江電力，2014，36（1）：71-73，77.

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[5] 孫立基.汽輪發(fā)電機(jī)的主要故障診斷與預(yù)防措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（8）：370-370.