電廠發(fā)電機運行的故障診斷與對策解析

棗莊華潤紙業(yè)有限公司熱電部 劉言龍 劉鵬超 劉仕通

引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平也隨之大幅度改善，無論是對于企業(yè)還是家庭，在其硬件設施不斷完善的情況下對電能的需求越來越高，電能輸送的標準逐漸轉變?yōu)榉€(wěn)定性強、安全性能高、質量水平高。電力穩(wěn)定不僅是保障我國民生大業(yè)發(fā)展的基礎，還是國民經(jīng)濟飛速發(fā)展的原動力，發(fā)電機作為電廠生產(chǎn)運作的核心設備，在電廠建立之初就一直處于運行狀態(tài)，長久的產(chǎn)能消耗會導致電能逐漸轉變?yōu)闊崮?，隨著其散熱功能的消退，發(fā)電機不斷地受到損害，進而引發(fā)一系列安全問題。鑒于此，本篇重點分析了電廠發(fā)電機運行過程中出現(xiàn)故障的原因，并提出相應的解決對策。

1 電廠發(fā)電機的構成及其工作原理

1.1 發(fā)電機的基本構造

發(fā)電機本質上來說就是一種將其它能源轉變?yōu)殡娔艿脑O備，主要機械型動力驅動設施有汽輪機、水輪機、柴油機，其工作原理是在運轉過程中將氣流、水流、燃燒產(chǎn)生的熱能通過能量轉換設備轉換為機械能，再由其傳遞至發(fā)電機、最終形成電能。發(fā)電機具有應用廣、使用性強等特點，其在農(nóng)業(yè)、科技、國防、家庭等領域都有應用，根據(jù)不同的使用領域其工作形式也各不相同[1]。

1.2 發(fā)電機的工作原理

發(fā)電機運行的理論基礎都是電磁力定律及電磁感應定律，這兩種構造的運行原理是：通過聯(lián)合導電材料和導磁，兩者相互作用產(chǎn)生電磁感應，通過其電磁和電路產(chǎn)生電磁功率，最終將機械能轉化為電能。發(fā)電機的主體通常由轉子、定子、軸承及端蓋等構成，轉子由轉子磁扼或轉子磁極、轉子鐵芯繞組，護環(huán)、中心環(huán)、排風扇、轉軸及滑環(huán)等零部件構成，定子是以定子鐵芯為基礎，線包繞組、機座及其它固定零件聯(lián)合構成，軸承及端蓋聯(lián)結兩者，使得轉子能在定子中持續(xù)、穩(wěn)定旋轉，達到切割磁力線的目的，從而產(chǎn)生感應電流，其經(jīng)過接線端子流經(jīng)回路最終形成電流[2]。

2 電廠發(fā)電機的常見故障及解決對策

2.1 發(fā)電機碳刷損壞故障及解決對策

發(fā)電機在運轉過程中，碳刷在連續(xù)的使用中不僅會出現(xiàn)自然損耗，還會出現(xiàn)松動問題，任由其發(fā)展會導致碳刷從電機主體上脫落，在運轉時產(chǎn)生火花，另外，不同發(fā)電機的使用時間差異及電機壓簧壓力的不斷增加，會導致碳刷與滑環(huán)脫離原始接觸點，進而造成電流輸送不穩(wěn)定及壓簧受損。造成以上問題的原因有很多[3]。

首先，發(fā)電機在工作時其電流強度回隨著電量需求不斷調整，在這種工作強度下導致卡簧發(fā)生形變，使其與碳刷之間的接觸點發(fā)生位移，任其發(fā)展將產(chǎn)生打火及漏電問題。

其次，碳刷的型號選擇錯誤也會造成以上問題，碳刷的規(guī)格不同，其產(chǎn)生的電阻值也各不相同，不匹配的電阻值會阻礙電流的經(jīng)過，進而造成出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。

最后，碳刷常年在刷盒內(nèi)進行有規(guī)律的擺動，難免會導致刷盒邊緣破損，導致電阻在碳刷與環(huán)繞電子之間產(chǎn)生異常。

以上問題都可通過更換磨損碳刷、壓簧、碳刷盒及選擇合適碳刷型號等手段解決，同時也要求檢修人員在作業(yè)時加強對碳刷電阻值的檢測力度，盡量避免以上問題的產(chǎn)生，一旦發(fā)現(xiàn)電阻值異常波動，立刻停止作業(yè)、防止發(fā)生漏電事故，此外要經(jīng)常在碳刷合理承壓的情況下測試卡簧壓力，盡量在廠房儲備各種型號的碳刷以備不時之需，一旦發(fā)生電刷過熱、電流過載等情況，及時進行維修更換。

2.2 發(fā)電機機身溫度異常及解決對策

冷卻系統(tǒng)失調會導致線圈和鐵芯的溫度過高，造成其失調的原因有氣候因素，如夏季氣溫過高導致冷卻空氣溫度達不到制冷標準；此外空氣質量也是造成該現(xiàn)象的主要問題之一，當空氣中浮塵過多、通風道濾塵器又未及時清洗更換，大量的灰塵堆積在發(fā)電機內(nèi)部引起通風道堵塞，嚴重消弱其制冷功能。對于封閉式通風發(fā)電機，雖然不存在以上問題，但在其使用過程中，空氣冷卻器的銅管內(nèi)壁及外壁常會產(chǎn)生沉垢，也會導致制冷效率降低。另外如發(fā)電機線圈本身質量存在問題，如發(fā)電機轉子端部線圈的焊接點過多、導致該處電阻突然增大，也會引發(fā)線圈溫度異常。

檢修人員在發(fā)現(xiàn)溫度異常后，首先應檢查空氣冷卻裝置，尤其要檢測冷卻空氣溫度、風道擋板的開合以及濾塵器是否正常。此外，針對封閉式通風電機還要額外檢查空氣冷卻水的出入口是否通暢，發(fā)現(xiàn)堵塞應立即疏通，確保以上措施均實施到位后，若溫度仍然異常則應立刻降低發(fā)電機的無功負荷，直至線圈及鐵芯溫度下降至標準水平。

2.3 發(fā)電機絕緣故障及解決對策

發(fā)電機的線圈絕緣體磨損及鐵芯短路均會造成其內(nèi)部絕緣故障，過度磨損會造成電壓過強。另外，若其防雷設施未完善，在雷電多發(fā)的夏季發(fā)電機極易遭受雷電侵害，長時間的鐵芯及線圈溫度異常會增加線圈絕緣體磨損機率，使其絕緣性能降低，進而引發(fā)絕緣擊穿現(xiàn)象[4]。最后也是最容易忽視的問題，若檢修人員誤將操作部件滯留在發(fā)電機內(nèi)部、或轉子在高速運轉時產(chǎn)生零部件脫落，如：綁線松動打至絕緣線圈造成其損壞。發(fā)現(xiàn)上述問題時，檢修人員應當把勵磁變阻器的阻值調制最高水平，同時關閉勵磁開關的遠方控制系統(tǒng)及發(fā)電機，保證此時發(fā)電機處于閉電狀態(tài)，進而進行對應的零件檢查和更換。

2.4 自動跳閘頻發(fā)及解決對策

發(fā)電機異常跳閘的原因總結起來有以下幾點：發(fā)電機內(nèi)部零件產(chǎn)生故障，如轉子及定子線圈接地、短路等；外部故障、如主線短路，操作人員誤關閘門；斷路器機制及保護裝置過度靈敏，產(chǎn)生誤判操作；絕緣故障引發(fā)的短路情況；過電流造成發(fā)電機閘。以上情況發(fā)生時，檢修人員可通過調整電壓強度、送電頻率等方式對以上因素進行逐一排查，若在排查完畢后跳閘現(xiàn)象仍未消失，而這臺電機又必須進行送電操作，則可在用電高峰期之后迅速進行斷電檢修。

2.5 發(fā)電機勵磁消失及解決對策

發(fā)電機在工作時，若勵磁電流減弱或消失會導致轉子磁場消弱，這種現(xiàn)象叫做“失磁”，導致該現(xiàn)象的原因是勵磁回路斷線，致使勵磁回路斷線的因素有很多，包括轉子回路斷線、勵磁機勵磁線圈斷線、勵磁機電樞回路斷線、滅磁開關誤關以及變阻器接觸點松動等[5]。

當在檢修時確認發(fā)電機故障產(chǎn)生的原因是失去勵磁時，工作人員應立即將經(jīng)實踐證明不允許非同期工作的發(fā)電機解列，同時保證勵磁開關處于閉合狀態(tài)，對于經(jīng)過實踐證明允許無勵磁操作的發(fā)電機，當勵磁關閉時可以減緩解列，允許其在無勵磁狀態(tài)下工作半小時，在這段時間內(nèi)維修人員可同時操作、消除勵磁故障。

2.6 發(fā)電機電壓不穩(wěn)定及解決對策

電壓是保證電流穩(wěn)定輸送的基礎，維持電壓的穩(wěn)定是電機檢修人員的基本工作，但在電機的實際工作中，電壓不可能總處于一個固定的數(shù)值，通常會在標準電壓的上下5%浮動。當電壓超過額定范圍時，即使勵磁系統(tǒng)仍有效，但其會加快發(fā)電機的磨損速度，從而導致機體溫度過高，加快發(fā)電機絕緣體損壞機率；反之，若電壓低于額定范圍會造成電流輸送不穩(wěn)定，送電功率大幅度降低，使得電廠無法滿足用電人群的基本需求。

電壓不穩(wěn)定不僅會給發(fā)電機帶來不可逆轉的損害，造成發(fā)電廠的財產(chǎn)損失，同時還會影響民眾的日常用電，因此解決電壓問題刻不容緩。在硬件設施方面，發(fā)電廠可以購進一批電壓維持裝置來平衡電壓。在綜合軟實力方面，加強對檢測人員的培訓力度，定期對電壓進行檢測、維修，一旦發(fā)現(xiàn)電壓異常立即排查原因，在日常工作中切實做到“常檢常修”。

3 提高電廠發(fā)電機設備檢修質量的措施

3.1 增加電廠設備檢修維護次數(shù)

電廠的供電水平直接與氣電氣設備的運行狀況相關，而發(fā)電機作為電氣設備的核心系統(tǒng)，其日常檢修維護至關重要，不僅影響著電廠的經(jīng)濟效益，還影響著其它用電人員。電廠應根據(jù)其日常經(jīng)營狀況，結合當?shù)赜秒姼叻迤谝?guī)律，避開用電高峰期，制定合理的檢修計劃、明確工作目標，將檢修守則細化到檢修人員、檢修部位、檢修時間，為保證其檢修工作落實到位，應實行嚴格的考勤制度，對于指定的檢修部位制定檢修表格，每完成一項都要由相應的人員簽字確認，確保之后出現(xiàn)問題，能夠快速通過考勤表找到對應的責任人，通過這種手段能夠從根本上促進工作人員端正工作態(tài)度。

另外，增設管理部門，設立以檢修人員為主要構成的部門，完善晉升制度，加強對檢修人員的考核、篩選，以專業(yè)化的檢修人員帶領其他人完善工作水準，促使其在工作過程中保持專業(yè)、細心、耐心的工作態(tài)度，強化工作氛圍及團隊精神。與此同時，對于新設備的引進，應保管好其檢修說明，為日后的檢修工作提供文字指導，從根本上保證檢修工作的專業(yè)化、科學化、系統(tǒng)化及現(xiàn)代化。在實際檢修工作中，也要結合裝備運行的實際情況，針對其具體問題進行實況分析，結合檢修說明進行策略調整。

3.2 提升檢修人員的綜合能力

電廠傳送的電壓相較于其它發(fā)電設備具有高電壓、強電流的特點，其對于連接電器主線、變壓器、配電裝置、電能轉換裝置等基礎設施的要求都較高于普通水準。電器設備的質量、發(fā)電器型號、工人操作水準等各方面因素出現(xiàn)誤差都會導致電廠電氣設備無法安全運轉，電廠輸送電能的穩(wěn)定性取決于電氣設備之間的貼合度、精準度，從宏觀角度看，發(fā)電機的型號、性能選擇至關重要，電氣設備的采購要嚴格遵循國家標準；從微觀角度來看，變電站中地線的分布、電阻器的螺絲松動、電氣裝置焊接口的穩(wěn)固程度都會給發(fā)電廠日后的發(fā)展帶來安全隱患，因此，檢修人員應在工作中保持敬畏心，端正工作態(tài)度，不放棄每一處檢修細節(jié)，對所有裝置的質量與維護進行全面的監(jiān)測，在嚴格的檢修體系下，保障電氣設備安全、穩(wěn)定、高效地運轉。

在某種層面上來說，電廠電氣設備能否高效供電，取決于該廠設備檢修人員的綜合素質。檢修人員作為保障電廠高效運行的基礎，增強其專業(yè)水準、加強其對基礎設施問題的判斷能力，能夠保障電廠在出現(xiàn)運轉問題時迅速做出反應，并且能夠針對突發(fā)問題對癥下藥，在最大程度上減少誤工損失。只有加強其綜合素質的提升，才能在日常維護中及時發(fā)現(xiàn)問題，及時更換破損設施。針對線圈解系、碳刷刷盒損壞、碳刷松動等微小問題，做到“盡早發(fā)現(xiàn)、盡快更換”，避免因檢修延遲而將小問題拖至大問題，進而給電廠帶來不必要的財產(chǎn)損失，更有甚者則可能會造成一定的安全隱患，危及工作人員的人身安全。

因此，必須盡快安排檢修人員綜合能力考核，淘汰掉一批能力較低的人員。加強對考核通過人員的日常培訓，與高校合作、聘請教授定期為其進行專業(yè)培訓，或者將其送至檢修水準較高的工作隊伍進行定期規(guī)培，通過以上辦法，必能全面提升檢修人員的工作水平，進而加強電廠的經(jīng)濟效益。

4 結語

綜上所述，我國的電力系統(tǒng)已然在歷年的發(fā)展中走向穩(wěn)定，且具有靈活性、智能化的特點，發(fā)電機保護機制為電力系統(tǒng)的安全高效運行提供了根本保障，隨著新時代智能電網(wǎng)及繼電保護系統(tǒng)的普及，對發(fā)電機的性能要求越來越高，從傳統(tǒng)的單一供電功能轉變?yōu)楣╇娂泳S穩(wěn)等多元化職能，做好發(fā)電機的日常維修及保護是當前電廠工作的重點，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，提高檢修人員監(jiān)測水平，切實做到“常檢常修”，是其長久運轉、提升其經(jīng)濟效益的關鍵。