大型汽輪發電機常見故障模式分析和對策

王力強

摘 要：隨著科技的不斷進步，我國國民經濟的不斷增長，如今人們的生活無時無刻不在用電，再加上電力工業的迅猛發展，我們國家的電網和機組結構也越來越復雜，電力系統使用了更多的大電網、大容量機組，其中大型汽輪發電機更是主力，汽輪發電機是電力系統中中廠網連接的樞紐，它的運行狀態直接關系到整個電力系統的安全與穩定。然而大型汽輪發電機也是經常出現故障的功能部件，這些故障嚴重影響了機組安全、經濟的運行。因此，對大型汽輪發電機故障模式分析是具有及其重要意義的。

關鍵詞：汽輪發電機；故障分析；對策

1 大型汽輪發電機常見故障模式分析

1.1 大型汽輪發電機震動故障模式分析

近年來，電力企業為了提高發電效率，投入了不少的大型汽輪發電機組，機組更加大型化和結構復雜化，使得機組震動故障也更加容易發生，較嚴重的震動故障可能對國民經濟產生重大損失。對于汽輪發電機的早期故障，它的特征相對較弱，對系統所造成的影響也相對較小，維修成本也相對較小，所以我們應該盡早發現并維修。然而，機組運行過程中，往往面臨多故障原因的耦合，這使得汽輪發電機的震動故障更不容易發現，所以為了盡可能少的減少損失，我們應該對大型汽輪發電機的震動故障模式建立完整的故障特征提取和故障診斷方法的系統。

1.2 大型汽輪發電機定子繞組故障模式分析

在我國投運的國產大型汽輪發電機中，定子繞組的故障率占據大半，故障形成的首發原因和機理均不相同，但是若不及時處理會造成定子燒損的嚴重事故。根據相關研究，定子繞組故障的原因比較復雜，有水路堵塞、電接頭焊接質量差、疲勞斷線、斷股、定子水內冷等，我們需要根據不同情況、采取不同的、有針對性的措施才能更快的見效。定子繞組出現問題時通常會有異常現象，比如轉子繞組匝部短路引起轉子電流增加、局部過熱、表面燒傷等，我們可以根據這些現象分析判斷定子繞組故障的位置，但是造成這些現象的原因我們尚且不能完全知道，需要進一步的探究。

1.3 大型汽輪發電機碰摩故障模式分析

碰摩故障是大型旋轉機器中常見的故障模式，尤其是在大型汽輪發電機中，隨著大型汽輪發電機組向著高效率、高參數、高性能方向的發展，其動靜間隙越來越小，顯而易見，碰摩故障發生的幾率也越來越大。碰摩故障不僅能夠直接影響機組的工作狀態，還是產生其他故障的誘因，所以針對大型旋轉機械碰摩故障的理論研究和現場實例分析顯得越來越重要，對碰摩故障的研究分析，對整個機組的故障預警和診斷有著重要的意義。

2 大型汽輪發電機常見故障模式的對策

2.1 大型汽輪發電機震動故障模式的對策

實現汽輪發電機組震動故障診斷的關鍵和基礎是對其故障機理的深入研究，通常是在相關學科研究的基礎上，通過動力學分析、相關模型的建立及實驗驗證等手段來揭示故障本質，那么解決大型汽輪發電機組的震動故障模式就需要對這些方面進入深入研究。大型汽輪發電機組目前已知的震動故障原因有原始質量不平衡、轉子的熱彎曲、轉子出現裂紋、轉子動靜部分碰摩等，這些震動故障原因分類尚不全面，還需要相關研究單位進行進一步的研究分析，并且這些震動故障模式具體引起故障的機制也不明確，還需要加大對詳細機制的研究。

2.2 大型汽輪發電機定子繞組故障模式的對策

大型汽輪發電機的定子一旦燒損，將會發生嚴重事故，所以必須高度重視。國內從100～600MW發電機幾乎都發生過定子繞組水路堵塞現象，已知的造成堵塞的原因不盡相同，因此我們應該擬定有針對性的反事故針對措施。大型汽輪發電機容易將定子繞組弄潮，所以要經常檢查水路的流通性，定時替換水接頭的部件。定子繞組也容易發生滲漏水，漏水分為靜態和動態，靜態漏水的常見部位和原因是清楚的，但是動態滲漏水的原因尚不明確，仍需要我們進一步進行研究。金屬異物也是一種常見的原因，這種故障比較容易解決，它需要維護人員盡職盡責來定時清除大型汽輪發電機。還有一種原因是振動過大，這種故障的解決就又回到第一種故障模式了。

2.3 大型汽輪發電機碰摩故障模式的對策

近十年來，國內外相關學者通過建立各種各樣的模型系統，并利用各種不同的分析方法，針對大型汽輪發電機做了大量的理論分析和實驗研究。對于每一種故障模型，建立健全的故障原因系統庫是很重要的，所以我們要收集大量的大型汽輪發電機碰摩故障的實例，并對這些實例進行詳細的分析、總結，將碰摩故障特征詳細的介紹記錄下來，以便以后對碰摩故障更容易診斷。大量的理論知識和實際工程研究證明目前最常用的故障診斷方法是振動信號的分析，我們要加大這方面的研究，更加詳細的了解每一個振動階段代表著的碰摩程度。我們也可以將碰摩故障位置的診斷方法用流程圖表示出來。還有，不管是大型汽輪發電機組的碰摩故障還是其他故障，想要解決問題，需要國家投入資金，進行科學詳細的研究。

3 結語

近幾年，我國電力工業發展形勢良好，大批大型汽輪發電機在全國各地的投入使用，不僅滿足了人們對電力發展的需要，還很好的滿足了節能減排的要求，所以發展大型汽輪發電機是電力系統未來的發展趨勢。然而大型汽輪發電機大容量、高參數及機構更復雜的特點也使大型汽輪發電機更容易出現故障，有震動故障模式、定子繞組故障模式、碰摩故障模式分析等，還有汽輪發電機的各功能部件之間是相互聯系的，一個功能部件的故障不僅會影響部件本身，還能影響與它相關部件，甚至是整個系統。所以我們要認真、耐心解決每一種模式的問題，為電力系統的未來良好發展奠定基礎。

參考文獻

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（作者單位：哈爾濱電機廠有限責任公司）