汽輪發(fā)電機安裝與故障探究

付少偉

摘 要：文章對汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)的特點進行了分析，探討了其安裝的技術(shù)要點，研究了汽輪發(fā)電機的運行故障，并提出了預(yù)防汽輪發(fā)電機故障的具體措施，主要的目的就是為了確保汽輪發(fā)電機的正常運行。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機；安裝；故障；預(yù)防

中圖分類號：TM311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0091-02

1 汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)特點分析

在實際發(fā)電的過程中，需要通過軸承和端蓋來連接電機的轉(zhuǎn)子和定子，確保轉(zhuǎn)子能夠在定子中自由運動和旋轉(zhuǎn)，并且對磁感線進行切合，形成磁感電流，實現(xiàn)汽輪機發(fā)電目標(biāo)。而汽輪發(fā)電機就是汽輪機配套使用的發(fā)電機，一般來講，汽輪機運轉(zhuǎn)的速度處于60轉(zhuǎn)/s或者50轉(zhuǎn)/s。而要有效地提升汽輪機運轉(zhuǎn)的速率，并實現(xiàn)運轉(zhuǎn)受離心力作用，那么就會減小轉(zhuǎn)子直徑，使其長度增加。然而，在材料強度影響作用下，轉(zhuǎn)子直徑是不能夠超過1.2 m的，而且，在轉(zhuǎn)子長度超出其直徑六倍的時候，就會出現(xiàn)震動情況，這對于電機運轉(zhuǎn)與維護具有一定的負面影響。

2 汽輪發(fā)電機安裝技術(shù)要點

2.1 安裝前的準(zhǔn)備工作

在安裝設(shè)備之前，應(yīng)該對相關(guān)的資料內(nèi)容進行詳細地查看，并且對施工過程中所需遵守的規(guī)定予以熟悉并掌握，對于汽輪發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)特點予以深入了解，進而全面掌握安裝的順序，保證所需資料的齊全，并開展施工技術(shù)交底工作。

2.2 復(fù)查基礎(chǔ)劃線

按照土建交付使用單位驗收合格的基礎(chǔ)資料以及與發(fā)電機、汽輪機等相關(guān)的圖紙，對基礎(chǔ)標(biāo)高、地腳螺栓孔、混凝土的澆灌質(zhì)量以及預(yù)埋鐵板等內(nèi)容進行嚴格且全面檢查。

2.3 布置墊鐵

發(fā)電機在安裝的過程中，一定要保證混凝土強度高于70%，并且要保證混凝土符合標(biāo)準(zhǔn)要求之后才能夠根據(jù)設(shè)計的要求來放置墊鐵。另外，需要在混凝土承受力面涂抹一些紅丹粉。通常，接觸面積要大于75%，并且開展多次的按壓試驗，保證墊鐵穩(wěn)固性。如果不符合要求，則應(yīng)該及時修復(fù)，直到達到相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。最后，在安裝墊鐵以后，需要把底板放在墊鐵上，保證螺栓的穩(wěn)固性，并且保證預(yù)留出5 mm的空間。

2.4 發(fā)電機吊裝就位

根據(jù)發(fā)電機的重量及現(xiàn)場條件，合理的選擇吊裝方式和吊具、鋼絲繩。計算吊具及鋼絲繩的安全系數(shù)，一般要求鋼絲繩的安全系數(shù)不小于6，在吊裝就位前對發(fā)電機進行初調(diào)整，方便后續(xù)找中。

2.5 安裝端蓋與軸承

安裝前首先對端蓋與發(fā)電機本體之間垂直中分面間隙進行檢查，通過涂紅藍粉和注密封膠的方式檢查。如密封膠泄漏量較大，應(yīng)該對端蓋研磨處理。然后安裝軸承，檢查軸承和端蓋之間的配合程度進行檢查，保證軸承各個水平結(jié)合面的良好接觸。通過涂紅丹粉和塞尺檢查的方式，檢查軸承與端蓋、軸承套之間的間隙，保證兩者之間接觸面積大于75%且0.05 mm塞尺不入，因為軸承與端蓋、軸承套的接觸對軸承震動的影響至關(guān)重要，所以，要保證軸承與端蓋、軸承套接觸滿足設(shè)計要求。

2.6 安裝轉(zhuǎn)子

在發(fā)電機穿轉(zhuǎn)子之前，需要檢查并確定各項電氣試驗的合格，并且定子與轉(zhuǎn)子的內(nèi)部一定要干凈整潔，順暢通風(fēng)，不存在堵塞的現(xiàn)象。不允許使轉(zhuǎn)子上出現(xiàn)活動零件，保證轉(zhuǎn)子槽楔沒有松動。

另外，需要牢固平衡塊并將其鎖緊，保證轉(zhuǎn)子螺母被緊固而且配備防松裝置。對轉(zhuǎn)子進行接地試驗和轉(zhuǎn)子氣密試驗。保證轉(zhuǎn)子的接地良好，且發(fā)電機內(nèi)氣體不會通過轉(zhuǎn)子軸向外泄露，安裝廠家提供的方案進行轉(zhuǎn)子穿裝，穿裝過程中時刻監(jiān)視，防止對轉(zhuǎn)子或定子的刮擦。

3 汽輪發(fā)電機運行故障的診斷

3.1 定子繞組的故障

現(xiàn)階段，大型的汽輪發(fā)電機通常使用的冷卻方式都是水-氫-氫，也就是定子繞組水內(nèi)冷，定子鐵芯氫冷以及轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷。然而，在設(shè)計工藝與制造工藝的影響與作用之下，嚴重影響了工序控制、生產(chǎn)流程以及檢驗維修工作的質(zhì)量管理效果。另外，當(dāng)發(fā)電機運行的過程中，還會受很多因素影響，像是熱應(yīng)力與機械應(yīng)力，最終出現(xiàn)定子繞組接地或短路的故障。

在定子繞組故障中，有以下幾種情況：其一，定子線棒與引線銅導(dǎo)體出現(xiàn)斷裂；其二，由于焊接工藝不合理而損壞接頭；其三，定子冷卻水的回路出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象；其四，定子繞組當(dāng)中留有金屬異物；其五，定子繞組存在漏水的現(xiàn)象等等。

3.2 定子鐵芯的故障

在制造工藝和裝配工藝的影響下，其中主要包括鐵芯壓裝的壓力、硅鋼片的厚度、兩端壓指高度的偏差以及冷熱壓次數(shù)等等。

同時，在交變電磁力影響與作用下，很容易致使定子鐵芯疊片的局部或者是整體引發(fā)松弛故障，嚴重破壞鐵芯片間的絕緣，進而出現(xiàn)了片間短路或者是局部過熱的情況，嚴重的就會出現(xiàn)定子繞組的連鎖故障，最終對發(fā)電機運行的安全性帶來嚴重的影響。

3.3 轉(zhuǎn)子繞組的故障

轉(zhuǎn)子繞組故障的內(nèi)容有匝間短路與對地絕緣等，其中，引發(fā)接地故障與雜件短路的主要原因就是轉(zhuǎn)子繞組溫度過高引起的絕緣破壞；制造工藝水平不高而導(dǎo)致局部存在缺陷；水內(nèi)冷轉(zhuǎn)子繞組存在堵塞情況而引發(fā)局部溫度過高，導(dǎo)致匝間絕緣被燒壞；冷卻器漏水或者是有金屬異物進入到轉(zhuǎn)子繞組當(dāng)中。

另外，當(dāng)汽輪發(fā)電機繞組運行的時候，會受到熱膨脹或者是機械作用，出現(xiàn)塑性變形，也就是常講的殘余變形與熱變形。但是，隨著殘余變型的累積，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組槽部與端部絕緣遭受破壞，最終引發(fā)接地故障以及匝間短路故障，如果嚴重程度比較大，那么就會導(dǎo)致繞組斷裂問題的出現(xiàn)。

3.4 負序電流將轉(zhuǎn)子燒毀

汽輪發(fā)電機在正常運行的過程中，需要處于三相負荷對稱狀態(tài)。但是，如果電力系統(tǒng)與發(fā)電機存在不對稱故障，就很容易使得汽輪發(fā)電機出現(xiàn)暫停運行的現(xiàn)象。例如，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)了單相接地情況或者是發(fā)電機的出口開關(guān)在故障和正常的狀態(tài)都不能夠切斷或者是斷開三相負荷。如果在發(fā)電機運行的過程中存在不對稱情況，定子繞組就會存在正序電流和電壓，與此同時，也同樣存在負序和零序電流與電壓。當(dāng)負序電流產(chǎn)生了反向旋轉(zhuǎn)磁場，那么，勵磁繞組、轉(zhuǎn)子鐵芯以及阻尼繞組內(nèi)部產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，進而導(dǎo)致雜散銅耗與鐵耗。在此背景下，發(fā)電機運行的效率就會降低，而且會增加轉(zhuǎn)子本體溫度，更嚴重的還會燒毀轉(zhuǎn)子。

除此之外，負序電流會使得轉(zhuǎn)矩脈動和定子振動的現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)電機的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)燒損的情況，嚴重的還會引起安全事故。

4 汽輪發(fā)電機運行故障的預(yù)防策略

4.1 定子繞組故障的預(yù)防

第一，對定子繞組線棒膠化和成型工藝進行有效地改善，并且固定好端部漸開線和鼻部切向與徑向。

第二，對線棒接頭的焊接狀況進行嚴格地檢查，在確定檢查結(jié)果合格以后，應(yīng)該整理導(dǎo)線，進而確保接頭能夠光滑過渡。

第三，應(yīng)該開展熱水流試驗或者是充分利用超聲波流量計來對定子水路的堵塞情況進行仔細地測定，進而保證其內(nèi)冷水質(zhì)滿足運行要求，提高水冷系統(tǒng)減溫計指示的準(zhǔn)確程度。

第四，在開展定期檢修的時候，需要對定子端部線圈和堅固件的情況進行檢查，特別是松動或者是絕緣磨損痕跡的檢查，進而保證可以及時地更換緊固部件。

第五，全面改進接頭結(jié)構(gòu)，并且確保焊接作業(yè)質(zhì)量，保證定子繞組端部以及鼻部相對穩(wěn)固。另外，還應(yīng)該嚴格檢查空心銅線的質(zhì)量，對定子繞組絕緣引水管的具體布局情況予以全面改善。

第六，對定子繞組的端部線圈夾縫以及上下層漸開線的線棒間隙進行全面地檢查，避免在安裝或者檢修的時候留下金屬異物。

4.2 定子鐵芯故障的預(yù)防

在檢修定子鐵芯故障的時候，如果發(fā)現(xiàn)疑點，一定要開展鐵芯發(fā)熱的試驗。針對檢查或者試驗過程中存在的鐵芯短路點一定要及時予以消除。除此之外，應(yīng)該重點檢查發(fā)電機的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)部件，保證其不存在松動或者裂紋的問題。

基于此，端部各個緊固件一定要由絕緣材料與無磁性材料制作而成，并且緊固以后采取鎖緊措施。而在回裝轉(zhuǎn)子的時候，也應(yīng)該認真地檢查，避免有雜物留在定子膛內(nèi)部。如果汽輪發(fā)電機在實際運行的過程中定子有一點接地，那么一定要根據(jù)相關(guān)規(guī)定來停機進行處理。

4.3 轉(zhuǎn)子繞組故障的預(yù)防

第一，對轉(zhuǎn)子繞組的通風(fēng)結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的改善，尤其是要重視導(dǎo)體通風(fēng)孔錯位和堵塞情況的檢查；

第二，應(yīng)及時清除轉(zhuǎn)子繞組銅線毛刺與金屬顆粒等；

第三，對繞組端部匝間絕緣工藝進行改進與完善；

第四，全面改善運行轉(zhuǎn)子回路滅磁效果，防止轉(zhuǎn)子繞組絕緣設(shè)備存在過電壓的問題；

第五，重視運行維護工作，避免轉(zhuǎn)子繞組溫度過高或者是在強烈震動的情況下長時間運行；

第六，確保集電環(huán)和電刷的滑動接觸是平穩(wěn)的，確保環(huán)表面的光潔程度，構(gòu)建氧化碳素薄膜層。

4.4 負序電流損傷轉(zhuǎn)子的預(yù)防

通過采用負序保護裝置，能夠?qū)Ψ€(wěn)態(tài)負序電流進行實時地檢測，還可以安裝報警設(shè)備。

另外，還應(yīng)該對斷路器的質(zhì)量進行嚴格地控制，在實際運行的過程中，對其三相的閉合與斷開情況進行嚴格地檢查，同時，還應(yīng)該安裝斷路器失靈保護裝置。若斷路器三相不能夠同時斷開或者是閉合，就需要降低汽輪機的輸出功率以及發(fā)電機的勵磁電流，保證負序電流下降至最小。

5 結(jié) 語

綜上所述，汽輪發(fā)電機組要想運行安全與穩(wěn)定，就需要在實際運行的過程中，重視故障的預(yù)防工作。

與此同時，需要深入了解汽輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)特點，并且在安裝環(huán)節(jié)注重安裝技術(shù)要點，在采取預(yù)防措施的基礎(chǔ)上，確保汽輪發(fā)電機的正常運行。

參考文獻：

[1] 黃超.發(fā)電機滑環(huán)冒火原因探討及在線處理[J].科技與企業(yè)，2013，（23）.