徐興昌

摘 要：當前我國正處于大型發(fā)電機組發(fā)展時期，600MW發(fā)電機組將逐漸取代300MW發(fā)電機組成為電網(wǎng)中主力機組。隨著汽輪發(fā)電機設計技術、制造工藝的不斷完善和提高，運行監(jiān)測和檢修方式的不斷增強，許多設計、制造中的薄弱環(huán)節(jié)逐步被解決，檢修工作也將從傳統(tǒng)的檢修方式轉(zhuǎn)變?yōu)轭A防性檢修。汽輪發(fā)電機組運行安全性、經(jīng)濟性、可靠性也將越來越高。

關鍵詞：汽輪發(fā)電機 常見故障 預防措施

中圖分類號：TK26 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0035-01

1 定子繞組漏水

國產(chǎn)和進口大型汽輪發(fā)電機大多都采用水氫氫的冷卻方式，分別用軟化水和高純度氫氣作為介質(zhì)對定子繞組、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組進行冷卻。對于水內(nèi)冷發(fā)電機，漏水故障及其引發(fā)的電氣事故在發(fā)電機故障中占有相當大的比例，據(jù)廣東電網(wǎng)的統(tǒng)計：定子和轉(zhuǎn)子漏水故障占發(fā)電機總故障的 26.4%，無論定子繞組或轉(zhuǎn)子繞組一旦發(fā)生漏水故障，輕者威脅機組的安全運行，重者引發(fā)電氣短路事故燒毀發(fā)電機，造成嚴重的后果。定子繞組漏水大概分為三種常見情況：（1）空心導線并頭封焊處漏水；（2）空心導線斷裂漏水；（3）絕緣引水管漏水。大多是因為設計、工藝及材質(zhì)等問題。如果滲漏部位是細微裂紋或孔洞，則壓力較高的氫氣就會滲入水中，并可在定子內(nèi)冷水箱頂部發(fā)現(xiàn)氫氣。但如果滲漏部位是較大裂紋或孔洞時，水的滲出與氫氣的滲入并存，極易造成定子接地事故。為了避免定子繞組漏水故障，有的電機廠采用冷熱水交替實驗法等技術手段，確保密封質(zhì)量和絕緣質(zhì)量。但是筆者在實踐發(fā)現(xiàn)中仍存在一些不易控制的因素，具體表現(xiàn)在以下幾方面，對應防范措施和建議也同步列出。

（1）材質(zhì)不合格，空心導線有裂紋，絕緣引水管有裂紋和砂眼等，加強檢查，空心導線渦流探傷。

（2）材質(zhì)性能差，絕緣引水管改為德國西門子技術國產(chǎn)化的外層不銹鋼絲編織，內(nèi)層四氟塑料的絕緣水管。

（3）定子繞組端部固定不牢固，且固有頻率接近 100Hz 是造成端部線圈和引線振動大，引起空心銅線疲勞斷裂漏水的重要原因，應改善端部和引線的固定結(jié)構(gòu)及工藝，減小振幅。

（4）定子絕緣引水管布置及固定不合理，容易引起引水管磨損漏水，應改進布置，避免交叉，加強固定，避免磨損。

（5）制造質(zhì)量，尤其是接頭焊接工藝質(zhì)量差是接頭漏水的重要原因，應該加強質(zhì)量管理，改進工藝措施，確保接頭焊接質(zhì)量。

加強運行中的監(jiān)測如內(nèi)冷水箱中含氫量的檢查、漏水保護裝置的維護檢查，在停機時分相直流泄漏及局部直流泄漏試驗均能早期發(fā)現(xiàn)漏水故障，從而避免事故的發(fā)生。

2 定子繞組水路堵塞

定子繞組水路堵塞在水內(nèi)冷機組上時有發(fā)生，嚴重的造成線棒絕緣損壞導致接地短路事故。所以《二十五項反措》規(guī)定層間元件溫差或出口水溫差達8℃時報警，及時查明原因，此時可降低負荷。層間元件溫差達14℃或出口水溫差達12℃，或任一槽內(nèi)層間元件溫度超過90℃或出口水溫度超過85℃時，在確認測溫元件無誤后，應立即停機處理。發(fā)電機定子繞組水路堵塞原因主要有三類：（1）異物堵塞：橡皮墊、銅墊圈、砂粒等異物；（2）氧化銅積垢：冷卻水質(zhì)不合格引起積垢；（3）汽堵：局部流量小，產(chǎn)生局部高溫使冷卻水汽化引起汽堵。杜絕定子繞組水路堵塞的根本措施是嚴格控制發(fā)電機裝配及檢修工藝和相應的檢查制度。在機組運行或檢修時可以采取以下措施來預防和避免定子繞組水路堵塞情況發(fā)生：（1）水內(nèi)冷系統(tǒng)中，管道、閥門的橡膠密封圈應全部更換為聚四氟乙烯墊圈。（2）加裝定子內(nèi)冷水反沖洗系統(tǒng)，定期對定子線棒進行反沖洗。反沖洗系統(tǒng)的所有鋼絲濾網(wǎng)應更換為激光打孔的不銹鋼新型濾網(wǎng)，防止濾網(wǎng)破碎進入線圈。（3）投運前和大修后，對水內(nèi)冷定子線棒、轉(zhuǎn)子線圈分路做流量試驗（超聲波流量測試）。（4）擴大發(fā)電機兩側(cè)匯水管排污口，并安裝不銹鋼法蘭，以便清除母管中的雜物。（5）嚴格控制水質(zhì)，其電導率應達到標準要求或制造廠的規(guī)定。（6）嚴格保持發(fā)電機轉(zhuǎn)子進水支座石棉盤根冷卻水壓低于轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水進水壓力，以防石棉材料破損物進入轉(zhuǎn)子分水盒內(nèi)。

3 漏氫

由于氫氣良好的導熱性，在大型機組中廣泛被采用為冷卻介質(zhì)，常見的水氫氫冷卻方式中，氫氣介質(zhì)冷卻了定子和轉(zhuǎn)子兩個系統(tǒng)部位。而且隨著容量的增大，氫壓逐步增高。由于氫氣的物理特性，其滲透性和擴散能力很強，因此高氫壓的發(fā)電機中，如果密封不嚴，極易發(fā)生氫氣泄漏。漏氫會導致發(fā)電機機內(nèi)氫壓不能保持額定值，將影響發(fā)電機的出力；消耗過多的氫氣增加制氫站的負荷；發(fā)電機周圍的漏氫與空氣混合后，若氫氣濃度為4%～75%時遇電火花或高溫，可能著火甚至引起爆炸。常見的漏氫部位主要發(fā)生在：發(fā)電機端罩和機座結(jié)合面；端蓋與端罩及上下半端蓋結(jié)合面；端蓋與密封瓦座結(jié)合面；定子引出線套管；氫氣冷卻器上下法蘭與機殼結(jié)合面等。漏氫形成的原因主要體現(xiàn)在：密封面或密封加裝工藝不良；焊縫的焊接質(zhì)量不良，存在氣隙；轉(zhuǎn)子滑環(huán)導電螺釘或轉(zhuǎn)子軸中心孔端面堵板不嚴；氫氣系統(tǒng)管路及附件滲漏；氫氣漏入定子繞組內(nèi)冷水系統(tǒng)；密封瓦內(nèi)部漏氫等方面。

4 滑環(huán)及碳刷過熱

由于發(fā)電機的碳刷運行與維護是傳統(tǒng)技術，多年來工藝和技術水平無實質(zhì)性突破。各方對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)關注不夠，投入有限，進而導致連續(xù)發(fā)生了多起大型發(fā)電機組，因碳刷或轉(zhuǎn)子滑環(huán)故障引發(fā)的停機事故，給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟損失。引起滑環(huán)及碳刷過熱的主要原因是：碳刷與滑環(huán)接觸不良，接觸電阻過大；滑環(huán)的氧化膜薄厚不均勻，引起碳刷電流分布不平衡；滑直徑大，摩擦損耗大；滑環(huán)材質(zhì)差、硬度低且不均勻；通風不合理，冷卻效果差，滑環(huán)溫度高；碳刷上彈簧壓力不均勻或大小不適宜；碳刷在刷握里太松而發(fā)生跳動，或太緊了碳刷在刷握里卡住了等等。

5 軸電壓

汽輪發(fā)電機運行中發(fā)生軸電壓及大軸磁化是常見故障，該類故障的發(fā)生給設備造成損壞，有時為了消除缺陷迫使機組長期停運。（1）軸電壓產(chǎn)生的原因有：由于蒸汽與汽輪機葉片摩擦產(chǎn)生靜電荷引起軸電壓；（2）由于發(fā)電機磁路不對稱（如定子迭片接縫，轉(zhuǎn)子偏心等），以及轉(zhuǎn)子引線電流不對稱產(chǎn)生的軸向磁通引起軸電壓；（3）靜止可控硅勵磁系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的脈沖分量（如300Hz分量），由于轉(zhuǎn)子繞組對大軸、大軸經(jīng)油膜對地存在分布電容，形成軸電壓；（4）由于轉(zhuǎn)子繞組匝間短路，兩點接地故障以及定子繞組內(nèi)部短路產(chǎn)生的軸向漏磁通引起軸電壓。軸電壓的危害：軸承油膜被軸電壓擊穿后形成軸電流，當電流密度超過20A/mm2時，將引起軸頸表面和軸瓦的電燒傷以致?lián)p壞；使轉(zhuǎn)子軸、軸承座、風扇環(huán)座以及汽輪機部件磁化，進而增大單極電勢，嚴重影響機組的正常運行和壓差閥控制及汽機串軸保護的正常投入，并對機組維修工作帶來困難，必須進行退磁處理。

參考文獻

[1] 李安貴.模糊數(shù)學及其應用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2] 郗常驥.汽輪發(fā)電機故障實例與分析[M].北京：中國電力出版社，2002.

[3] 李偉清.汽輪發(fā)電機故障檢查分析及預防[M].北京：中國電力出版社，2002.

[4] 李德基.發(fā)電機發(fā)熱分析計算及其應用[M].成都：四川大學出版社，1994.

[5] 施維新.汽輪發(fā)電機組振動及事故[M].北京：中國電力出版社，1991.