9E燃氣輪機機組勵磁機故障處理研究

周慶彪

摘 要 通過對勵磁機制造工藝、結(jié)構(gòu)以及材料等方面的分析，確定各種常見的故障發(fā)生的原因，并以9E燃氣輪機機組勵磁機為例，研究各種故障的處理方法，爭取進一步提高勵磁機的運行可靠性與穩(wěn)定性，消除運行隱患，保證機組運行的安全性，滿足電廠生產(chǎn)基本要求。

關(guān)鍵詞 9E燃氣輪機機組;勵磁機;故障處理

勵磁機是傳導(dǎo)勵磁電壓電流給發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的重要設(shè)備，如果其在運行過程中產(chǎn)生故障，將會對機組的運行狀態(tài)產(chǎn)生嚴重影響，導(dǎo)致機組異常。結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，分析9E燃氣輪機機組勵磁機故障表現(xiàn)特征，確認造成故障發(fā)生的因素，并提出針對性措施處理，確保勵磁機可以在最短時間內(nèi)恢復(fù)到正常狀態(tài)，滿足生產(chǎn)需求。

1燃機發(fā)電機勵磁機故障

1.1 勵磁機作業(yè)原理

所應(yīng)用的KATO公司生產(chǎn)的勵磁機，其為交流無刷勵磁，是十二極轉(zhuǎn)樞式交流發(fā)電機，共分為定子直流磁力繞組、旋轉(zhuǎn)整流橋以及三相轉(zhuǎn)子繞組三部分。設(shè)備在運行時，由勵磁調(diào)節(jié)器來輸出直流電，并輸入到勵磁機定子形成磁場，勵磁機轉(zhuǎn)子對磁場做高速旋切割動作產(chǎn)生交流電，最后經(jīng)過旋轉(zhuǎn)二極管整流注入發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈勵磁。

1.2 故障表現(xiàn)

以某電廠為例，所應(yīng)用的燃機發(fā)電機在啟動投入勵磁后，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機端電壓無法成功建立，且勵磁調(diào)節(jié)器報“整流器故障”和“轉(zhuǎn)子接地故障”。檢修技術(shù)人員對勵磁機運行狀態(tài)進行了全面檢查，將冷卻分管拆除，并抽出勵磁機定子，確定故障存在于勵磁機電樞繞組接近鐵芯端的位置。初步檢查后發(fā)現(xiàn)勵磁機轉(zhuǎn)子繞組接近整流環(huán)位置有部分被燒黑，鐵芯以及繞組存在燒傷，并且鐵芯部分出現(xiàn)擊穿后的坑洞，繞組對鐵芯存在放電現(xiàn)象[1]。為進一步確認故障原因，技術(shù)人員在現(xiàn)場對勵磁機電樞進行了加熱處理，拔出電樞觀察發(fā)現(xiàn)勵磁機轉(zhuǎn)軸上存在粉末，是由勵磁線棒預(yù)留孔冒出。詳細檢查后可確認預(yù)留孔粉末是因為勵磁機連接發(fā)電機轉(zhuǎn)子的D形線棒表面的絕緣材質(zhì)損壞。

1.3 故障分析

為滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求，9E機組必須要保持每天兩班制的方式運行。機組運行需要轉(zhuǎn)子始終保持高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，在離心作用力的影響下D形線棒便會緊貼與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的接觸面，但是線棒絕緣層和轉(zhuǎn)軸兩者之間并沒有產(chǎn)生相對運動，正常運行時并不會對線棒表面的絕緣材料造成磨損。夜間盤車的運行，因為盤車轉(zhuǎn)速比較低，離心力較小無法保證D形線棒與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的接觸面保持貼緊狀態(tài)，當旋轉(zhuǎn)到高位狀態(tài)后，在自身重力的影響下就會與上部的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生間隙，加速線棒表面絕緣層材料的損壞而產(chǎn)生粉末。磨損掉落的絕緣層粉末，將會逐漸進入到勵磁機繞組漆包線的縫隙內(nèi)[2]。9E機組需要長時間運行，再加上檢修養(yǎng)護不到位，繞組漆包線絕緣老化加重，會造成絕緣層表面破裂，粉末等雜質(zhì)就會吸附在其表面上。在這種情況下，一旦粉末受潮直接黏附，很容易就會造成繞組匝間短路故障，影響機組勵磁機的正常運行。

1.4 故障排除

如果出現(xiàn)上述故障問題，想要在最短時間內(nèi)排除故障，必須要對現(xiàn)場條件進行綜合分析判斷，一般情況下在不具備維修條件時，需要將勵磁機返廠維修。正常情況下的故障排除主要包括以下幾個步驟：①對勵磁機轉(zhuǎn)子進行加熱處理，且將其從轉(zhuǎn)軸上拔出;②檢修前對勵磁機進行平衡測試;③隔離勵磁機電樞套組和整流盤，并將勵磁機電樞繞組的兩側(cè)無緯帶以及電樞繞組全部拆除;④全面清洗槽內(nèi)殘留的絕緣粉末及各種雜質(zhì)。⑤對損壞的硅鋼片以及表面絕緣層進行修復(fù);⑥基于勵磁機容量大小來進行修復(fù)處理，一般可選擇H級絕緣高強度漆包線做繞線處理，并搭配只用H級絕緣材料;⑦應(yīng)用無緯帶來纏繞勵磁機端部;⑧對勵磁機整體做真空浸漆處理，且要置于烤箱內(nèi)烘烤;⑨對電樞繞組單相直流電阻進行測試，并完成絕緣試驗與交流耐壓試驗，并對發(fā)電機表面均勻噴涂防護漆;⑩裝配勵磁機電樞繞組和整流盤，再次做平衡測試，確認實驗數(shù)據(jù)是否與修復(fù)前設(shè)備的各項數(shù)據(jù)一致。確認無誤后對勵磁機加熱套入轉(zhuǎn)子固定完成本次故障處理。

2汽機發(fā)電機勵磁機故障分析

2.1 故障表現(xiàn)

某廠WBF8-5G發(fā)電機做勵磁機端部探孔檢查，發(fā)現(xiàn)勵磁機電樞繞組端部與連接環(huán)接頭相連的3個并頭套產(chǎn)生了移位，最大移位距離在5mm，應(yīng)用于防護固定的綁扎繩已經(jīng)被拉斷。繼續(xù)對勵磁機電樞三相直流電阻進行了測量，確認直流電阻平衡。在對勵磁機故障進行分析時，首先要確定勵磁機的工作原理，其為交流無刷勵磁，共分為定子直流勵磁繞組、三相轉(zhuǎn)子繞組以及旋轉(zhuǎn)整流橋三部分。三相轉(zhuǎn)子繞組對磁場進行高速切割，通過并頭套與不同的向連接環(huán)進行連接，連接環(huán)與整流盤相連進行整流。該勵磁機故障的并頭套連接勵磁機電樞套組與連接環(huán)接頭，具有電路導(dǎo)通的效果，采用的是優(yōu)質(zhì)銅制作。

2.2 故障分析

首先考慮是連接環(huán)與并頭套自身的強度不達標，因為所應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)銅制作，硬度比較低。當設(shè)備進入到高速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，設(shè)備會有較大電流通過，促使銅材發(fā)熱變軟，再加上離心力影響，對連接環(huán)接頭產(chǎn)生了徑向向外的作用力。再次運行模式下，并頭套重復(fù)動作最終就會拉扯變形。另外，所應(yīng)用的錫焊工藝強度比較低，并頭套在不斷的拉扯變形下最終會造成錫焊脫落，并頭套與連接件之間的接觸電阻增大，在導(dǎo)通大電流的影響下會發(fā)生更大程度的發(fā)熱，惡性循環(huán)造成錫焊脫落加快。

2.3 故障處理

故障的勵磁機需要返廠進行維修，包括以下幾個步驟：①拔出磁力計電樞繞組與整流盤，且將兩部分脫離，并對勵磁機電樞直流電阻進行測量。②將電樞繞組兩端無緯帶拆除;③對并頭套進行加熱然后拆除，以及要清理勵磁機端部電樞繞組，將脫落的錫塊全部清除干凈;④拆除連接環(huán)然后安裝新的連接環(huán)，對勵磁機電樞繞組和連接環(huán)接頭安裝并頭套，以及對勵磁機電樞繞組跨接部位安裝并頭套。選擇銀銅焊的方式處理并頭套與連接環(huán)接頭連接，確保具有較大硬度。而并頭套與勵磁機電樞繞組連接處以及電樞繞組間跨接并頭套，需要采用錫焊方式處理。

3結(jié)束語

9E燃氣輪機在電廠生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，為滿足地區(qū)電網(wǎng)實際需求，多是作為調(diào)峰機組使用。加強對勵磁機運行故障的分析，根據(jù)故障表現(xiàn)確定發(fā)生原因，然后積極采取有效措施解決處理，促使機組可以盡快恢復(fù)正常運行狀態(tài)，以免產(chǎn)生更大損失。

參考文獻

[1] 張學(xué)霖.9E燃氣輪機機組勵磁機故障分析及處理[J].發(fā)電設(shè)備，2019，33（1）：65-68.

[2] 周文龍.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)常見故障分析與處理探究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（9）：129-130.