大型發電機狀態評估與檢修策略分析

李兆豐

（首鋼京唐鋼鐵公司，河北唐山 063200）

0 引言

能源無論是對企業生產還是居民生活都有重要的影響。電力行業對于國民經濟的有序發展起到了重要推動作用。大型發電機是電力行業的核心設備，對發電機進行狀態評估和檢測檢修，對保障電力的正常輸送有著重要意義。

1 影響發電機運行狀態的因素

（1）設備質量因素。如果發電機出廠時沒進行質量檢測，機組本身存在質量問題，可能造成后期使用中出現一系列問題，如機組出現了問題，但機組狀態檢測并未給出提示，無法對問題進行及時的排除與檢修；或是出現的問題不易被發現，即使找到問題并進行檢修后仍然會再次出現等。

（2）設備安裝因素。合格設備出廠運輸時，不當的裝卸及運輸操作，會對設備造成損傷；或者在安裝就位時安裝場地沒有達到安裝要求；再者安裝就位時由于安裝技術人員技術因素及現場條件的限制，也會導致設備的錯誤就位與安裝。

（3）設備運行狀態因素。發電機設備投入運行后，運行狀況沒有得到及時調整，會對發電機造成損壞，如超電壓超負荷運行，將加速設備的老化；冷卻水得不到及時更換、空氣濕度不合格等也會對設備造成損壞。對于正常運行的設備，若設備受到振動、過熱、腐蝕的影響，會造成發電機內部部件逐漸老化損壞。

（4）設備的操作與維護。發電機正常使用期間，要按照規定進行定期維護，如果維護期間操作不當，會發設備問題，如潤滑油變質，潤滑效果降低引起軸承損壞；或操作不當造成發電機損壞。

（5）檢修工藝。根據檢修條件及檢修人員的技術水平制定規范的檢修工藝，例行檢修時應按此標準進行檢修。

2 發電機狀態評估

2.1 狀態信息

發電機的狀態信息包括設備的制造質量、交接驗收安裝、實驗性數據、設備監測、運行狀態和檢測記錄等。而其中實驗性數據包括斷電與帶電、上線與離線數據。

2.2 狀態信息評估

根據檢測情況，根據發電機的狀態信息，可將設備狀態評估歸納為4 級。Ⅰ級：正常狀態；Ⅱ級：可以狀態；Ⅲ級：不良狀態；Ⅳ級：危險狀態。把發電機的當前運行狀況與每一級的狀態特征進行比對，如果與對應級別的狀態情況相符就可以根據相應的檢修策略進行處理，評估等級與評估時間關系見圖1。

圖1 評估等級與評估時間關系

2.3 發電機正常狀態主要條件

正常狀態的定義是在發電機正常運行或進行實驗時呈現的數據正常。發電機的正常狀態需要同時滿足以下要求：

（1）發電機在制造后出廠、物流運輸過程正常，并且都達到相關的技術要求。設備絕緣和防短路方面按照相關技術要求處理，出場檢測和交接安裝達到首次測試的成功通過。

（2）發電機正常運行時，定子繞組絕緣電阻與定子繞組的吸收比和極化指數都在規定標準范圍內。

（3）發電機運行時各方面正常并且各個部位都沒有異常情況，如各部分的溫度，酸堿值、氫氣純度和濕度在正常范圍

（4）設備在運行中參數正常，如機組振動和噪聲都在正常范圍，通過紅外檢測可以及時發現設備有沒有過熱現象出現。

（5）空載特征，短路特征，鐵芯損耗試驗，定子繞組及端部漏電耐壓試驗都要達到合格的要求。

（6）分支流量、溫度、風量冷卻、設備的氣密性都要進行嚴格測試，并要達到標準要求。

2.4 發電機可疑狀態主要條件

可疑狀態指的是在試驗和檢修期間，通過獲得的某些參數，反映出發動機內部出現異常，這些數據中有很多的不確定因素，有以下情況均可歸納到可疑狀態。

（1）在試驗和檢修期內，首次發現轉子繞組絕緣能力和之前相比下降70%，但在溫度為20 ℃時其絕對值≥500 MΩ，極化值≥2，吸收比≥1.6.。

（2）在實驗期間首次發生轉子繞組、軸承、密封支座、中間環、螺桿、端部鐵芯、電阻測溫元件絕緣等絕緣測試值和之前相比下降30%，但仍在標準限值以上。

（3）發電機各部分零件的溫度，或溫度上升不正常，但仍在合理范圍內。

（4）發電機氫氣泄漏量異常增加，超過廠家規定的范圍。

（5）發電機內定冷卻水的導電情況、酸堿值、氫氣濃度和濕度等參數出現異常情況，超過規定范圍，額定壓力下冷卻水流量明顯下降，但仍在正常閾值。

2.5 發電機不良狀態主要條件

不良狀態指分析每次周期性試驗和跟蹤性能測試數據，并且可以確定故障的存在以及故障原因。達到以下情況均可判定發電機處于不良狀態。

（1）定子、轉子繞組、軸承、密封支架、中間環、螺桿、端部鐵芯和電阻測溫的絕緣情況低于規定標準。

（2）發電機各部件溫度已經達到報警值，但在跳閘值內。

（3）發電機的定冷水導電率、酸堿值、氫氣濃度和溫濕度超過規定標準，額定電壓下的定制量，冷卻水流量明顯降低到報警范圍。

（4）定子繞組率的絕緣電腐蝕發生異常，達不到正常標準。

（5）定子繞組頂端部位絕緣表面層電位測量值500 V。

2.6 發電機危險狀態主要條件

危險狀態指發電機運行時或實驗數據得到的參數表明發電機出現故障不能繼續工作，或是運行過程中會隨時出現停機。出現以下情況可列為危險狀態。

（1）定子繞組絕緣、轉子繞組絕緣已嚴重低于標準規定。

（2）發電機異常振動并且發出大量噪聲。

（3）氫氣泄漏量嚴重超標，氫氣壓力已無法維持發電機運行。

（4）定冷水流量嚴重降低觸發保護性跳閘。

（5）發電機發生嚴重的非同期并列情況。

（6）轉子繞組兩點接地等嚴重故障的保護動作。

3 檢修策略

3.1 檢修策略評定分類

評定前通常需要對設備進行檢修策略評定分級（表1）。P為設備檢修評定評分。

3.2 根據狀態評估選擇檢修策略

（1）正常狀態下的檢修策略。可保持運行狀態、不用檢修，繼續保持在線監測、離線的周期性實驗以及相關人員的周期性巡查。

表1 設備檢修評定結果分級

（2）可疑狀態下的檢修策略。不必停機，但應縮短實驗周期，并加強監測，檢測期間發電機沒有進一步惡化的趨勢，發動機可以不維修。

（3）不良狀態下的檢修策略。該狀態下的發電機安全性已經得不到保證，必須停機做針對性的檢修工作，使其恢復到正常狀態。

（4）危險狀態下的檢修策略。必須進行緊急停機處理，檢修后復測，各方面合格后才能重新運行，

4 機組檢修質量評估方法

4.1 均衡法

均衡法是比較簡便且最能表達出結果的方法，這種方法可以不考慮和其他方面的聯系，但計算結果只能作為參考，見式1。式中，Pi代表不同環境下各設備的評定結果；n 代表整體系統中的項目數量，P 代表對整個系統的評定結果。

4.2 權重率分析法

權重率分析法的原則是通過權衡整個系統中項目的權重占比、分析出單個項目對整體項目的影響情況，并進行最后的評定與結果分析。以均衡法為例，套用在權限法公式（2）。式中：Pi代表第i 個子項目的評定結果值；Gi代表第i 個子項目在整個系統項目對應權重；n 代表系統中的項目總數。

5 結束語

發電機使用中的狀態信息評估，有利于相關人員了解發電機的實時運行情況，有利于檢修人員對癥下藥，根據狀態采取相應的檢修策略。隨著科技的發展，發電機狀態評估和檢修技術不斷提升，提高了狀態分析以及檢修的能力