汽輪發電機故障分析處理研究

尚魯陽（哈爾濱電機責任有限公司工藝部，哈爾濱　150040）

汽輪發電機故障分析處理研究

尚魯陽
（哈爾濱電機責任有限公司工藝部，哈爾濱150040）

我們都知道發電廠最重要的發電設備是汽輪發電機組，發電機組的正常運行需要多方面的機器共同運轉來維護。其中最重要的運行部件是軸封系統，它的性能好壞會直接影響發電機組的正常運轉。在軸封系統中有一些經常出現的故障，比如發電機組的動靜碰磨就是一種常見的不容易檢測出來的故障，還有旋轉機上經常見到的轉子出現裂紋都會影響到整個發動機組的安全運轉。當然，對于發電機組尾部橫向振動偏大、發電機組低頻振動等問題的出現都會對機組的運轉產生影響。

汽輪發電機；故障分析；處理

0　前言

對于汽輪發電機的故障有很多問題都是很常見的，根據查閱的資料了解到很多有關的問題。這里針對發電機組的軸封系統出現問題導致的發電機的動靜碰磨、轉子裂紋等故障加以分析，并且針對相應的問題作出相應的處理辦法。軸系振動偏大是一個很嚴重的問題，它會導致運行中的機組不能夠提速到工作轉速，有時候還會導致該系統不能進行正常變負荷等問題。這些問題可能讓發電機構承受巨大的經濟損失，同時這些問題會減少發電機組的壽命，更有甚者，可能會對相關人員的生命造成威脅。

1　發電機組裂紋故障的分析和處理

1.1裂紋故障分析

轉子的裂紋故障從斷裂力學來講主要分為張開型、錯開型、撕開型三種，從幾何學來講可分為貫穿裂紋、表面裂紋、埋藏裂紋三種，［1］根據不同的斷裂類型其嚴重程度會有不同。導致發電機組的轉自出現裂紋有很多因素，多數是由于發電機組出現的跟轉子運轉的機械狀態相關的疲勞，還有就是環境因素的影響。從受力的情況來分析大致可以分為交變應力、應力集中效應。環境的話就是一些腐蝕性的環境對轉子的影響；交變應力中一種是由于制造、安裝和操作的問題使得橫向振動致使彎曲變形，另一種是類似甩負荷、短路等因素導致的交變扭距形成剪切應力；應力集中效應則是在轉子裂紋的常見處的幾何構件的形狀或外形發生突變導致應力在部分區域明顯提高，這為裂紋的出現提供了有利的條件。通過結合相關資料總結出實際情況的故障導致因素主要有運行方面的，設計制造裝配方面的。運行時頻繁啟動和停止機器，這樣會導致轉子上的溫度出現不均勻的情況，時間長了就會有疲勞裂痕；運行時參數浮動過大會影響相應的機組負荷改變，這樣會導致蒸汽參數變化，最終同樣會引起轉子上相應的溫度變化；運行時的操作失誤雖然是可以避免的，但也有一些比較常見，比如啟動汽封疏水門沒有完全打開導致存水排至前汽封冷卻了轉子，還有汽封送汽時的溫度和軸封的溫度有一定的差距等等。制造裝配上的材料不合格會嚴重影響轉子的應力集中問題；加工時機械表面出現刀痕，也會對應力集中造成一定的影響；還有安裝轉子時相應的結構不合理，設計時相應的系統不合理等等都會影響轉子的安全性能。

1.2裂紋故障的處理

對于一些已經出現的裂紋故障，需要做出相應的處理辦法，視情況而定有臨時處理和非臨時處理。對于時間情況不得不采取臨時處理辦法時一般會對汽輪發電機轉子進行刷鍍覆蓋，也就是電鍍，它主要是將涂料根據情況修復相應的損傷。這是很適合對于避免拆卸的臨時處理，而且它可以保持低溫，花費也少得多，結合強度也不錯。刷鍍前需要對相應的位置表面進行電凈處理，結束時需要進行修邊、光面處理。對于非臨時的處理根據情況來分有三種：一種是轉子的表面比較淺的區域出現裂痕，一種是裂紋斷裂的比較深，還有一種就是裂紋深度過大或者材料出現問題。第一種情況下一般可以將裂痕直接打磨掉，但是要注意的是，隨著打磨的進行，相應的區域的軸會變細，所以在處理前一定要確定打磨掉裂痕后對轉子的動力特性改變不影響機器的正常運轉。對于第二種情況則需要對轉子進行焊接，但是一定要確保轉子在工作時不會出現意外事件，多方面分析轉子是否安全。最后一種情況就需要跟相應轉子的生產商聯合做出替代轉子，重新安裝。

2　發電機組的動靜碰磨故障的分析和處理

2.1動靜碰磨故障的分析

發電機的軸承問題也會引起軸向和徑向之間出現碰磨現象，相對于前面所說的轉子的裂紋故障而言這里對發動機的影響會小一些。一般是會在隔板汽封、葉片圍帶以及軸封部位出現動靜碰磨問題，有些情況下在各軸承的油擋、汽封片的一些部位可能會出現徑向碰磨的現象。對于碰磨現象的發生，根據總結得出主要有四種常見的情況：軸承振動過大、轉子偏斜、動靜間隙不合理、缸體出問題。軸承振動的問題是由于相應的零件質量不平衡，還有轉子出現彎曲引起的相應位置的穩定性出現問題導致振動偏大。轉子偏斜是因為一些零件發生形變等問題使得軸頸出現問題。還有就是在剛開始的設計過程中相應位置的間隙就不合理，安裝檢查時間隙調整不合適導致動靜間隙不足。缸體出現問題一般是跑偏或者發生形變彎曲，這是由于一些高壓轉子的前汽封過長，引起缸體膨脹，缸體的各部位溫度沒有正確地掌握，導致出現碰撞，這里一定要提前注意，否則過于嚴重會引起軸的部位出現問題［2］。

2.2動靜碰磨故障的處理

一般情況下可以分析振動信號的明顯的情況，它可以作為發動機組出現動靜碰撞時的指標。雖然從某中角度講只要根據發電機組的結構特點還有運行對各部位的動靜間隙動進行合理地設計和調整，靜碰磨情況就能夠避免，但還是有失誤的情況。所以相應的處理辦法還是要有的，具體的處理根據振動特征的判斷而定，當動靜碰磨的情況不嚴重時可以通過一些手段應對其發生。比如可以通過發電機組的工作和啟停機的時候，把動靜接觸的部分磨平，這樣動靜間隙就會慢慢地擴大，直至轉軸與靜止部件不再接觸，這樣就可以解決動靜碰撞問題。要注意的是這種解決動靜碰撞問題的方法需要在控制軸振動、保證機組運行安全的情況下才能進行。

3　結語

對于發動機組正常運轉來說最重要的就是相應的的軸系振動，而在這里出現的問題中比較常見的就是動靜振動和轉子斷裂了。除此之外還有一些發電機組的故障，比如發電機組的低頻故障等等，這些問題都會給發電機的安全運轉造成很大的影響，如果不注意就會造成機器財產的大量損失。總結已知的案例的話可以根據這些方面的情況了解，很多時候這些問題都是可以避免的。所以希望在實際的安裝操作過程相關的操作人員一定要注意規范，盡可能地將隱患消滅掉，否則可能會造成不必要的損失。

［1］何成兵，蔣迪，張亞飛等.大型汽輪發電機組碰磨故障分析與處理［J］.汽輪機技術，2013，

［2］陳松平.汽輪發電機組轉子裂紋故障分析及診斷方法研究［D］.華北電力大學，2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.168