汽輪發(fā)電機(jī)軸電壓分布異常原因分析及處理

劉建喜

摘 要針對(duì)某電廠汽輪發(fā)電機(jī)軸電壓分布異?，F(xiàn)象，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)[1]及機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，制定問題排查序列，逐項(xiàng)開展，找到問題所在并完成處理。對(duì)后續(xù)設(shè)備維護(hù)提出優(yōu)化建議，為同行電站汽輪發(fā)電機(jī)軸電壓分布異常問題處理提供參考。

關(guān)鍵詞發(fā)電機(jī);軸電壓;軸承;油膜

0 引言

在汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行期間，發(fā)電機(jī)大軸上會(huì)伴隨軸電壓的產(chǎn)生。如果對(duì)軸電壓的抑制和防護(hù)措施不當(dāng)，若軸承與轉(zhuǎn)軸間油膜承擔(dān)電壓過高，一旦在轉(zhuǎn)軸、軸承、機(jī)座等部件形成回路，就會(huì)產(chǎn)生軸電流，較大的軸電流會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)軸、軸承造成嚴(yán)重的損害，危及機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 問題描述

2019年6月，某電廠2號(hào)機(jī)在執(zhí)行汽輪發(fā)電機(jī)定期檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)大軸與11號(hào)軸承座電壓（U2）、11號(hào)軸承座對(duì)地電壓（U3）分布異常。測(cè)量數(shù)據(jù)記錄如表1：

2 原因分析及處理

從表一數(shù)據(jù)可知，11號(hào)軸承座軸電壓分布異常，發(fā)電機(jī)大軸上的電壓幾乎全部加在了11號(hào)軸瓦和轉(zhuǎn)軸之間的油膜上。如若該電壓升高，軸電流會(huì)隨之升高，會(huì)加速潤(rùn)滑油的老化、加劇軸承機(jī)械磨損，損壞軸承表面及軸承合金。

2.1 原因分析

結(jié)合11號(hào)軸承結(jié)構(gòu)圖（圖四）及機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，按照以下順序進(jìn)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(jìn)行軸電壓測(cè)量，軸電壓分布異常情況未改變。

（2）對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行取樣檢查，油質(zhì)指標(biāo)正常。

（3）檢查三個(gè)儀表探頭及引線回路，探頭引線保護(hù)層為金屬材質(zhì)，穿過內(nèi)襯同為金屬材質(zhì)的蛇皮管引入就地轉(zhuǎn)接盒。檢查發(fā)現(xiàn)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(nèi)襯相接觸，通過蛇皮管端部金屬格蘭頭與就地轉(zhuǎn)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(hù)層增加熱縮套使其與金屬內(nèi)襯的蛇皮管絕緣，處理后測(cè)量該探頭與地絕緣為10MΩ。再次測(cè)量發(fā)電機(jī)軸電壓，軸電壓分布異常情況未改變。

（4）停機(jī)期間對(duì)11號(hào)軸承進(jìn)行解體檢查，移除上半軸承座和軸承，測(cè)量下半軸承座對(duì)地絕緣為零，說明進(jìn)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(rùn)滑油回油管路，檢查螺栓絕緣墊片和絕緣套管良好，測(cè)量軸承座對(duì)地絕緣仍為零。

（6）逐個(gè)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(cè)量下半軸承座對(duì)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(fā)現(xiàn)軸承座和基礎(chǔ)臺(tái)板之間、絕緣板表面存在較多油污，如圖五所示。對(duì)其清潔后回裝軸承座與絕緣板，測(cè)量軸承座對(duì)地絕緣>550MΩ。

（8）回裝軸承座定位銷和固定螺栓，測(cè)量軸承座對(duì)地絕緣良好。

（9）在機(jī)組運(yùn)行期間通過軸電壓法測(cè)量軸座電壓分布正常，數(shù)據(jù)記錄如表2。

3 改進(jìn)建議

（1）軸承座底部絕緣板油污處理完畢后，應(yīng)將絕緣墊片、固定螺栓與軸承座縫隙使用環(huán)氧樹脂類密封膠封死，防止油污進(jìn)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(hù)套管宜選用絕緣材質(zhì)蛇皮管和格蘭頭，避免探頭安裝不當(dāng)引起軸承座對(duì)地絕緣失效。

（3）應(yīng)定期檢查軸承座電壓分布，及早發(fā)現(xiàn)異常，避免軸電壓分布異常，致使油膜承受過高電壓。

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

4 小結(jié)

汽輪發(fā)電機(jī)軸電壓分布異常后對(duì)大軸、軸瓦、潤(rùn)滑油產(chǎn)生持續(xù)性的負(fù)面影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損傷軸系及軸瓦本體，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文通過對(duì)該電廠汽輪發(fā)電機(jī)軸電壓分布異常情況進(jìn)行分析，梳理問題處理過程，逐項(xiàng)排查，最終找到問題所在并合理解決，為同行電廠在發(fā)電機(jī)軸承安裝、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2010.

[2]王浩，李高合，武文平.電氣設(shè)備試驗(yàn)技術(shù)問答，中國(guó)電力出版社，2000.