大型發(fā)電機狀態(tài)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(yè)生產(chǎn)還是居民生活都有重要的影響。電力行業(yè)對于國民經(jīng)濟的有序發(fā)展起到了重要推動作用。大型發(fā)電機是電力行業(yè)的核心設(shè)備，對發(fā)電機進行狀態(tài)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(fā)電機運行狀態(tài)的因素

（1）設(shè)備質(zhì)量因素。如果發(fā)電機出廠時沒進行質(zhì)量檢測，機組本身存在質(zhì)量問題，可能造成后期使用中出現(xiàn)一系列問題，如機組出現(xiàn)了問題，但機組狀態(tài)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(xiàn)的問題不易被發(fā)現(xiàn)，即使找到問題并進行檢修后仍然會再次出現(xiàn)等。

（2）設(shè)備安裝因素。合格設(shè)備出廠運輸時，不當(dāng)?shù)难b卸及運輸操作，會對設(shè)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(shù)人員技術(shù)因素及現(xiàn)場條件的限制，也會導(dǎo)致設(shè)備的錯誤就位與安裝。

（3）設(shè)備運行狀態(tài)因素。發(fā)電機設(shè)備投入運行后，運行狀況沒有得到及時調(diào)整，會對發(fā)電機造成損壞，如超電壓超負荷運行，將加速設(shè)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(shè)備造成損壞。對于正常運行的設(shè)備，若設(shè)備受到振動、過熱、腐蝕的影響，會造成發(fā)電機內(nèi)部部件逐漸老化損壞。

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

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

2 發(fā)電機狀態(tài)評估

2.1 狀態(tài)信息

發(fā)電機的狀態(tài)信息包括設(shè)備的制造質(zhì)量、交接驗收安裝、實驗性數(shù)據(jù)、設(shè)備監(jiān)測、運行狀態(tài)和檢測記錄等。而其中實驗性數(shù)據(jù)包括斷電與帶電、上線與離線數(shù)據(jù)。

2.2 狀態(tài)信息評估

根據(jù)檢測情況，根據(jù)發(fā)電機的狀態(tài)信息，可將設(shè)備狀態(tài)評估歸納為4 級。Ⅰ級：正常狀態(tài)；Ⅱ級：可以狀態(tài)；Ⅲ級：不良狀態(tài)；Ⅳ級：危險狀態(tài)。把發(fā)電機的當(dāng)前運行狀況與每一級的狀態(tài)特征進行比對，如果與對應(yīng)級別的狀態(tài)情況相符就可以根據(jù)相應(yīng)的檢修策略進行處理，評估等級與評估時間關(guān)系見圖1。

圖1 評估等級與評估時間關(guān)系

2.3 發(fā)電機正常狀態(tài)主要條件

正常狀態(tài)的定義是在發(fā)電機正常運行或進行實驗時呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)正常。發(fā)電機的正常狀態(tài)需要同時滿足以下要求：

（1）發(fā)電機在制造后出廠、物流運輸過程正常，并且都達到相關(guān)的技術(shù)要求。設(shè)備絕緣和防短路方面按照相關(guān)技術(shù)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(fā)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(shù)都在規(guī)定標準范圍內(nèi)。

（3）發(fā)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(shè)備在運行中參數(shù)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(fā)現(xiàn)設(shè)備有沒有過熱現(xiàn)象出現(xiàn)。

（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(fēng)量冷卻、設(shè)備的氣密性都要進行嚴格測試，并要達到標準要求。

2.4 發(fā)電機可疑狀態(tài)主要條件

可疑狀態(tài)指的是在試驗和檢修期間，通過獲得的某些參數(shù)，反映出發(fā)動機內(nèi)部出現(xiàn)異常，這些數(shù)據(jù)中有很多的不確定因素，有以下情況均可歸納到可疑狀態(tài)。

（1）在試驗和檢修期內(nèi)，首次發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)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(fā)生轉(zhuǎn)子繞組、軸承、密封支座、中間環(huán)、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(fā)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(nèi)。

（4）發(fā)電機氫氣泄漏量異常增加，超過廠家規(guī)定的范圍。

（5）發(fā)電機內(nèi)定冷卻水的導(dǎo)電情況、酸堿值、氫氣濃度和濕度等參數(shù)出現(xiàn)異常情況，超過規(guī)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(fā)電機不良狀態(tài)主要條件

不良狀態(tài)指分析每次周期性試驗和跟蹤性能測試數(shù)據(jù)，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(fā)電機處于不良狀態(tài)。

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

（2）發(fā)電機各部件溫度已經(jīng)達到報警值，但在跳閘值內(nèi)。

（3）發(fā)電機的定冷水導(dǎo)電率、酸堿值、氫氣濃度和溫濕度超過規(guī)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(fā)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(fā)電機危險狀態(tài)主要條件

危險狀態(tài)指發(fā)電機運行時或?qū)嶒灁?shù)據(jù)得到的參數(shù)表明發(fā)電機出現(xiàn)故障不能繼續(xù)工作，或是運行過程中會隨時出現(xiàn)停機。出現(xiàn)以下情況可列為危險狀態(tài)。

（1）定子繞組絕緣、轉(zhuǎn)子繞組絕緣已嚴重低于標準規(guī)定。

（2）發(fā)電機異常振動并且發(fā)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(fā)電機運行。

（4）定冷水流量嚴重降低觸發(fā)保護性跳閘。

（5）發(fā)電機發(fā)生嚴重的非同期并列情況。

（6）轉(zhuǎn)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(shè)備進行檢修策略評定分級（表1）。P為設(shè)備檢修評定評分。

3.2 根據(jù)狀態(tài)評估選擇檢修策略

（1）正常狀態(tài)下的檢修策略?？杀３诌\行狀態(tài)、不用檢修，繼續(xù)保持在線監(jiān)測、離線的周期性實驗以及相關(guān)人員的周期性巡查。

表1 設(shè)備檢修評定結(jié)果分級

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

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

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

4 機組檢修質(zhì)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(jié)果的方法，這種方法可以不考慮和其他方面的聯(lián)系，但計算結(jié)果只能作為參考，見式1。式中，Pi代表不同環(huán)境下各設(shè)備的評定結(jié)果；n 代表整體系統(tǒng)中的項目數(shù)量，P 代表對整個系統(tǒng)的評定結(jié)果。

4.2 權(quán)重率分析法

權(quán)重率分析法的原則是通過權(quán)衡整個系統(tǒng)中項目的權(quán)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(jié)果分析。以均衡法為例，套用在權(quán)限法公式（2）。式中：Pi代表第i 個子項目的評定結(jié)果值；Gi代表第i 個子項目在整個系統(tǒng)項目對應(yīng)權(quán)重；n 代表系統(tǒng)中的項目總數(shù)。

5 結(jié)束語

發(fā)電機使用中的狀態(tài)信息評估，有利于相關(guān)人員了解發(fā)電機的實時運行情況，有利于檢修人員對癥下藥，根據(jù)狀態(tài)采取相應(yīng)的檢修策略。隨著科技的發(fā)展，發(fā)電機狀態(tài)評估和檢修技術(shù)不斷提升，提高了狀態(tài)分析以及檢修的能力