汽輪發電機軸電壓分布異常原因分析及處理

劉建喜

摘 要針對某電廠汽輪發電機軸電壓分布異常現象，結合設備結構[1]及機組運行狀態，制定問題排查序列，逐項開展，找到問題所在并完成處理。對后續設備維護提出優化建議，為同行電站汽輪發電機軸電壓分布異常問題處理提供參考。

關鍵詞發電機;軸電壓;軸承;油膜

0 引言

在汽輪發電機正常運行期間，發電機大軸上會伴隨軸電壓的產生。如果對軸電壓的抑制和防護措施不當，若軸承與轉軸間油膜承擔電壓過高，一旦在轉軸、軸承、機座等部件形成回路，就會產生軸電流，較大的軸電流會對轉軸、軸承造成嚴重的損害，危及機組安全穩定運行。

1 問題描述

2019年6月，某電廠2號機在執行汽輪發電機定期檢查時發現大軸與11號軸承座電壓（U2）、11號軸承座對地電壓（U3）分布異常。測量數據記錄如表1：

2 原因分析及處理

從表一數據可知，11號軸承座軸電壓分布異常，發電機大軸上的電壓幾乎全部加在了11號軸瓦和轉軸之間的油膜上。如若該電壓升高，軸電流會隨之升高，會加速潤滑油的老化、加劇軸承機械磨損，損壞軸承表面及軸承合金。

2.1 原因分析

結合11號軸承結構圖（圖四）及機組運行狀態，按照以下順序進行問題排查及處理。

2.2 處理過程

（1）清理軸承座周邊油污，重新進行軸電壓測量，軸電壓分布異常情況未改變。

（2）對潤滑油進行取樣檢查，油質指標正常。

（3）檢查三個儀表探頭及引線回路，探頭引線保護層為金屬材質，穿過內襯同為金屬材質的蛇皮管引入就地轉接盒。檢查發現瓦溫探頭底座和固定螺栓直接與軸承座連通，且其引線與蛇皮管內襯相接觸，通過蛇皮管端部金屬格蘭頭與就地轉接盒接地。

將瓦溫探頭底座處增加絕緣墊片，并將探頭引線保護層增加熱縮套使其與金屬內襯的蛇皮管絕緣，處理后測量該探頭與地絕緣為10MΩ。再次測量發電機軸電壓，軸電壓分布異常情況未改變。

（4）停機期間對11號軸承進行解體檢查，移除上半軸承座和軸承，測量下半軸承座對地絕緣為零，說明進回油管路法蘭螺栓、軸承座定位銷及固定螺栓、軸承座底部絕緣板絕緣失效。

（5）移除潤滑油回油管路，檢查螺栓絕緣墊片和絕緣套管良好，測量軸承座對地絕緣仍為零。

（6）逐個移除軸承座定位銷和固定螺栓，檢查螺栓絕緣墊片和絕緣套管良好，并逐次測量下半軸承座對地絕緣仍為零。

（7）將下半軸承座吊起，移除底部絕緣板，檢查發現軸承座和基礎臺板之間、絕緣板表面存在較多油污，如圖五所示。對其清潔后回裝軸承座與絕緣板，測量軸承座對地絕緣>550MΩ。

（8）回裝軸承座定位銷和固定螺栓，測量軸承座對地絕緣良好。

（9）在機組運行期間通過軸電壓法測量軸座電壓分布正常，數據記錄如表2。

3 改進建議

（1）軸承座底部絕緣板油污處理完畢后，應將絕緣墊片、固定螺栓與軸承座縫隙使用環氧樹脂類密封膠封死，防止油污進入造成軸承座絕緣失效。

（2）軸承座頂部的儀表探頭，其引線保護套管宜選用絕緣材質蛇皮管和格蘭頭，避免探頭安裝不當引起軸承座對地絕緣失效。

（3）應定期檢查軸承座電壓分布，及早發現異常，避免軸電壓分布異常，致使油膜承受過高電壓。

（4）在發電機大修軸承解體后回裝階段，應重視軸承座各部件回裝后的軸座對地絕緣測量工作，并做好記錄，避免因安裝問題留下隱患。

4 小結

汽輪發電機軸電壓分布異常后對大軸、軸瓦、潤滑油產生持續性的負面影響，嚴重時會損傷軸系及軸瓦本體，影響機組安全穩定運行。本文通過對該電廠汽輪發電機軸電壓分布異常情況進行分析，梳理問題處理過程，逐項排查，最終找到問題所在并合理解決，為同行電廠在發電機軸承安裝、運行和維護時提供參考。

參考文獻

[1]顧軍.AP1000核電廠系統與設備[M].北京：原子能出版社，2010.

[2]王浩，李高合，武文平.電氣設備試驗技術問答，中國電力出版社，2000.