大型汽輪發電機常見故障及案例分析

摘? 要：本文以大型汽輪發電機為例，分析了大型汽輪發電機常見故障，研究了大型汽輪發電機常見故障案例，以期為相關工作者提供參考。

關鍵詞：大型汽輪發電機;常見故障;案例

中圖分類號：TM311??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2020）06-0000-00

0 引言

發電機安全穩定的運行與電力系統的正常供電有關，并與電能的質量息息相關。汽輪機發電機是一種復雜且精密化的現代化機械設備，每項工作的開展都必須具備較高的專業知識，尤其是大型汽輪發電機發生故障時，參與維修的工作人員要具有全面的專業知識。大型汽輪發電機故障處理時，要知道各種故障的發生原因以及適當的處理策略，以確保故障能在第一時間得到有效處理，保證供電系統正常運行。

1 大型汽輪發電機簡介

1.1 大型汽輪發電機結構

汽輪發電機是發電廠的重要設備，其是一種以汽輪機驅動的發電機，能把機械能轉為電能，工作時機汽輪機配套使用。大型汽輪發電機一般是300 MW及以上的設備，其是我國電力系統的主力發電設備。一般汽輪發電機的結構復雜且精細，而大型汽輪發電機主要是由臥式結構制成，組成部件包括定子和轉子、冷卻系統等。定子是由定子鐵芯和繞組以及機座、端蓋構成，轉子則以轉子鐵芯和勵磁繞組及護環、中心環等構成，冷卻系統是由風冷及水冷系統構成。一般風冷系統是將氫氣作為介質，因此具有較高的散熱效率，但其實際應用中的安全風險較大，需要高度重視檢修和維護等方面的工作。

1.2 大型汽輪發電機的發電原理

汽輪發電機通常是以汽輪機為原動機，并由此拖動轉子旋轉，以電磁感應原理使機械能轉為電能。大型汽輪發電機中的轉子繞組有直流電流通過后，會形成轉子磁場，而該磁場會跟著汽輪發電機的轉子進行旋轉，隨后將磁以自轉子磁極輸出，通過空氣隙和定子鐵芯等物質的傳遞，把磁轉至其他相鄰的磁極，這時便形成主磁通回路，經該通回路實現發電。

2 大型汽輪發電機常見故障

2.1 內部因素引起的常見故障

（1）發電機的制造材料不合理，這主要是在發電機設計和制造時，未能選擇最適宜的材料，造成發電機容量和工作環境等情況不匹配。一般發電機設計制造時，要對發電機的容量和工作環境、運行要求等情況進行全面考慮，加強電磁設計的合理性與實踐性，確保選擇的加工部件合理適宜，選用正確適宜的發電機材料。通常實際工作中常見的問題是發電機的絕緣材料不適宜，或者未達到規定要求，致使絕緣材料磨損或者變形等。（2）大型汽輪發電機的結構復雜，極易造成發電機水冷系統故障，發生水冷管堵塞或者漏水現象，這也是發電機局部過熱的一方面原因，再者是會造成繞組受潮，導致發電機的絕緣材料被燒壞。（3）大型汽輪發電機的工作特點特殊，而絕緣材料通常是長時間處于高溫與潮濕的環境下，此類惡劣的環境會導致機電的應力增大，這時發生絕緣失效的危險將增加。

2.2 外部因素引起的常見故障

（1）發電機未能準確無誤的進行安裝和調試，造成發電機在運輸和安裝、調試的過程中發生問題的幾率增大，這是引起設備故障的主要原因。比如實際工作中發電機安裝或者大修時，軸系未能準確對中，便會造成軸系彎曲振動等問題，再者是定子與轉子中心未能高度重合，也會造成一定程度的軸系彎曲振動，或者導致轉子及其絕緣材料發生較大破壞。（2）運行操作和管理也是一方面問題，這種情況主要是運行人員未能根據操作規章和要求進行發電機的調試和控制，或是工作人員的操作方法不佳，從而造成不同程度的人為性故障。一般運行操作與管理不佳，會導致發電機較長時間處于超負荷運行狀態，這時發電機出現過熱的情況較為嚴重，發電機的絕緣材料也會出現較早的老化。（3）發電機的維護管理也是較為重要的內容，一般維護管理過程中，維護人員未能根據標準規定操作，部分技術操作不達標，便會造成維修不當或者維修技術低等問題，或者是維修工作的質量較低，這會極易引起發電機內部絕緣材料的破壞。

3 大型汽輪發電機常見故障案例

3.1 發電機結構振動故障

當大型汽輪發電機使用時間較長時，容易出現部件松動等問題，從而導致發電機的靈活度變低，堅韌度也隨之降低。實際工作中大型汽輪發電機結構振動故障引發因素較多，主要由端蓋的軸承硬度不達標、定子重量分配不合理等問題造成。

故障案例：某大型汽輪發電機出現結構振動的故障，工作人員經過嚴格的檢測發現該發電機的定子重量分配不合理，測量發現定子的組成部分存在問題，導致定子的固定作用降低，汽輪發電機中的部分器件發生松動，致使發電機工作中出現結構振動等故障。

故障處理：針對上述故障，一般要先科學合理的調整地腳螺栓的松弛度，使地腳螺栓緊密的連接大地與發電機，并對地腳螺栓的直徑和性質以及發電機所處的環境等情況進行分析，合理的調整地腳螺栓的下埋深度。詳細測量和分析定子重量，根據獲得的結果進行科學合理的分配，基于汽輪發電機的結構振動程度，合理的調整定子的質量分配比例，對每項數值的確定要求進行嚴格的實驗，直到獲得最佳的分配比例。

3.2 發電機氫冷器故障

大型汽輪發電機的氫冷器故障是一個關鍵問題，氫冷器的主要作用是冷卻發電機中的部分結構，因此氫冷器的質量一定要有保證，否則氫冷器會出現漏氫等問題，致使發電機發生較大的故障。此外，氫冷器漏氣也是一方面因素，其主要是由于器件長時間磨損引起的。以上漏氫和漏氣問題容易造成爆炸事故，引起較大的人員傷亡和經濟損失。

故障案例：某發電廠的發電機出現氫冷器空氣管斷裂問題，導致冷卻水大量噴灑，部分冷卻水噴灑到勵磁碳刷罩殼，順著罩殼流進汽濾網，從而流到勵磁碳刷的架子上，這時發電機的氫溫提升，轉子發生接地問題。經檢查得出氫冷器放空氣管斷裂是由于氣管和冷卻器的螺紋連接處異常，加工期間發生管壁變薄和強度降低等問題造成的，又因為發電機產生一定程度的振動，致使金屬疲勞問題加重，并由此產生斷裂問題。

故障處理：針對故障分析的結果，更換掉發電機的氫冷器放空氣管與冷卻器的螺紋連接部件，檢修冷卻水造成的其他異常部件，注意各種更換部件的質量要達標。

3.3 發電機轉子失磁故障

大型汽輪機發電機容易因為多種因素出現轉子失磁，這主要是由于發電機轉子回路發生斷開，或者是發電機的集電環和繞組的引線開路、短路造成的。實際工作時也見部分轉子失磁是由于集電環碳刷未能正確接觸，轉子開關與勵磁機及其引線等出現開路，或者是與變阻器發生開路等情況造成的。一般發電機整流器出現故障也會造成轉子失磁的問題，發電機開關出現開路和欠勵失效等情況也會造成轉子失磁的故障。

故障案例：某發電廠的大型汽輪發電機發生轉子失磁問題，通過工作人員的檢查發現發電機的轉子開關和變阻器發生開路，深層分析后發現轉子開關與勵磁機、勵磁機的引線均存在開路問題，致使轉子失磁而影響發電機的運行。

故障處理：發電機發生異常情況時，工作人員對發電機的勵磁報警系統進行了詳細檢查，并全面了解了碳刷的工作狀態，檢測勵磁機的信號和轉子開關、變阻器等情況，根據檢測的結果進行針對性處理。

4 結語

大型汽輪發電機的故障是由于安裝、調試、維護和修理不當而引起的，發生故障后要進行全面的檢測和分析，根據故障的實際情況，選擇科學合理的處理對策。發電廠要注重大型汽輪發電機的日常檢修和維護，及時消除發電機的安全隱患，確保發電機能持續穩定的運行。

參考文獻

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收稿日期：2020-05-05

作者簡介：劉玉新（1966—），男，山東蒙陰人，本科，高級工程師，研究方向：汽輪發電機制造工藝及安裝維護。

Common Faults and Case Analysis of Large Turbogenerator

LIU Yuxin

（Harbin Electric Machinery Co.， Ltd， Harbin Heilongjiang? 150040）

Abstract： This paper discusses the large turbogenerator， the common faults of large turbogenerator are analyzed， the common fault cases of large turbogenerator are studied， in order to provide reference for related workers.

Keywords： large turbine generator; common fault; case