汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷與預(yù)防

王韌

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷與預(yù)防

王韌

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

在火力發(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(cè)、系統(tǒng)安全、維護(hù)檢修等方面都會(huì)出現(xiàn)一定的不足和缺陷，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(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也會(huì)嚴(yán)重危害電網(wǎng)運(yùn)行的安全。為了能夠及時(shí)有效地解決上述問題，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。

汽輪發(fā)電機(jī)；故障；診斷預(yù)防

國(guó)內(nèi)主要發(fā)電方式是煤炭發(fā)電，隨著不斷改變發(fā)電方式，逐漸投產(chǎn)運(yùn)行高參數(shù)火電發(fā)電機(jī)組，促使我國(guó)進(jìn)入新的火力發(fā)電階段，比較重要的構(gòu)成部分就是汽輪發(fā)電機(jī)，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，監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)安全、維護(hù)檢修等方面都會(huì)出現(xiàn)一定的不足和缺陷，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(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，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。

1　汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷

汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行的時(shí)候因?yàn)榇嬖诒容^復(fù)雜的引發(fā)原因和比較容易發(fā)生故障部位，導(dǎo)致出現(xiàn)很多種類汽輪發(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?；诖耍挛闹饕治鲆韵聨追N汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障。

1.1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?？梢苑譃橐韵聨追矫妫阂皇?，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。

1.2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，變層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(zhǎng)期處于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)重破壞鐵芯絕緣能力，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)在一定程度上影響發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行。

1.3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(lái)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)局部過熱問題，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)運(yùn)行時(shí)因?yàn)闄C(jī)械作用和受熱膨脹導(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)備出現(xiàn)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(lái)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?fù)p壞集電環(huán)絕緣、燒毀刷架、刷握等，從而出現(xiàn)接地故障。

1.4負(fù)序電流燒損轉(zhuǎn)子

一般情況都是在三相對(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)的時(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(chǎng)，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，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)，出現(xiàn)安全事故。

2　汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障的預(yù)防

2.1定子繞組故障預(yù)防措施

改變定子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)檢測(cè)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(lái)檢測(cè)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)行定期維修的時(shí)候，應(yīng)該及時(shí)加固緊固件、檢查定子端部線區(qū)，查看是否出現(xiàn)磨損絕緣或者松動(dòng)。此外，需要及時(shí)、有針對(duì)性地更換緊固件。2.2定子鐵芯故障預(yù)防措施

監(jiān)測(cè)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(lái)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(lái)及時(shí)檢測(cè)定子內(nèi)部鐵芯溫度分布情況。

2.3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(cè)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。改變繞組端內(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(zhǎng)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(cè)線圈技術(shù)來(lái)檢測(cè)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。

2.4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(cè)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閉合三相斷路器，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(cè)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。

3　結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，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。

［1］湯蘊(yùn)，史乃.電機(jī)學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

［2］蒲瑩.汽輪發(fā)電機(jī)故障在線綜合診斷系統(tǒng)的研究［D］.北京：華北電力大學(xué)，2012.

［3］李天波.汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷與預(yù)防［J］.科技信息，2013，（17）：185.

［4］張國(guó)強(qiáng).汽輪發(fā)電機(jī)故障分析與診斷［D］.北京：華北電力大學(xué)，2015.

Fault diagnosis and prevention of generator operation

WANG Ren
（Harbin Electric Machinery Co.，Ltd.，Harbin 150040，China）

The process of thermal power generation is often affected by accidentor failure of turbonator，and therewill be some shortcomings and deficiencies in aspects of operation monitoring，system security and maintenance after grid-connected operation of large-capacity turbine generator.A large area outage due to equipment damagewill seriously affect the country'secono mic developmentand willseriously endanger the safety ofgrid operation.In order to promptly and effectively solve the above problems，itshould continue to summarize the advanced experience，and constantly improve the structure of the generator，and give full consideration to reliability and security of routinemaintenance.

Turbonator；Fault；Diagnosisprevention

TM 311

B

1674-8646（2016）18-0034-02

2016-07-21