汽轮发电机故障分析处理研究

尚鲁阳（哈尔滨电机责任有限公司工艺部，哈尔滨　150040）

汽轮发电机故障分析处理研究

尚鲁阳
（哈尔滨电机责任有限公司工艺部，哈尔滨150040）

我们都知道发电厂最重要的发电设备是汽轮发电机组，发电机组的正常运行需要多方面的机器共同运转来维护。其中最重要的运行部件是轴封系统，它的性能好坏会直接影响发电机组的正常运转。在轴封系统中有一些经常出现的故障，比如发电机组的动静碰磨就是一种常见的不容易检测出来的故障，还有旋转机上经常见到的转子出现裂纹都会影响到整个发动机组的安全运转。当然，对于发电机组尾部横向振动偏大、发电机组低频振动等问题的出现都会对机组的运转产生影响。

汽轮发电机；故障分析；处理

0　前言

对于汽轮发电机的故障有很多问题都是很常见的，根据查阅的资料了解到很多有关的问题。这里针对发电机组的轴封系统出现问题导致的发电机的动静碰磨、转子裂纹等故障加以分析，并且针对相应的问题作出相应的处理办法。轴系振动偏大是一个很严重的问题，它会导致运行中的机组不能够提速到工作转速，有时候还会导致该系统不能进行正常变负荷等问题。这些问题可能让发电机构承受巨大的经济损失，同时这些问题会减少发电机组的寿命，更有甚者，可能会对相关人员的生命造成威胁。

1　发电机组裂纹故障的分析和处理

1.1裂纹故障分析

转子的裂纹故障从断裂力学来讲主要分为张开型、错开型、撕开型三种，从几何学来讲可分为贯穿裂纹、表面裂纹、埋藏裂纹三种，［1］根据不同的断裂类型其严重程度会有不同。导致发电机组的转自出现裂纹有很多因素，多数是由于发电机组出现的跟转子运转的机械状态相关的疲劳，还有就是环境因素的影响。从受力的情况来分析大致可以分为交变应力、应力集中效应。环境的话就是一些腐蚀性的环境对转子的影响；交变应力中一种是由于制造、安装和操作的问题使得横向振动致使弯曲变形，另一种是类似甩负荷、短路等因素导致的交变扭距形成剪切应力；应力集中效应则是在转子裂纹的常见处的几何构件的形状或外形发生突变导致应力在部分区域明显提高，这为裂纹的出现提供了有利的条件。通过结合相关资料总结出实际情况的故障导致因素主要有运行方面的，设计制造装配方面的。运行时频繁启动和停止机器，这样会导致转子上的温度出现不均匀的情况，时间长了就会有疲劳裂痕；运行时参数浮动过大会影响相应的机组负荷改变，这样会导致蒸汽参数变化，最终同样会引起转子上相应的温度变化；运行时的操作失误虽然是可以避免的，但也有一些比较常见，比如启动汽封疏水门没有完全打开导致存水排至前汽封冷却了转子，还有汽封送汽时的温度和轴封的温度有一定的差距等等。制造装配上的材料不合格会严重影响转子的应力集中问题；加工时机械表面出现刀痕，也会对应力集中造成一定的影响；还有安装转子时相应的结构不合理，设计时相应的系统不合理等等都会影响转子的安全性能。

1.2裂纹故障的处理

对于一些已经出现的裂纹故障，需要做出相应的处理办法，视情况而定有临时处理和非临时处理。对于时间情况不得不采取临时处理办法时一般会对汽轮发电机转子进行刷镀覆盖，也就是电镀，它主要是将涂料根据情况修复相应的损伤。这是很适合对于避免拆卸的临时处理，而且它可以保持低温，花费也少得多，结合强度也不错。刷镀前需要对相应的位置表面进行电净处理，结束时需要进行修边、光面处理。对于非临时的处理根据情况来分有三种：一种是转子的表面比较浅的区域出现裂痕，一种是裂纹断裂的比较深，还有一种就是裂纹深度过大或者材料出现问题。第一种情况下一般可以将裂痕直接打磨掉，但是要注意的是，随着打磨的进行，相应的区域的轴会变细，所以在处理前一定要确定打磨掉裂痕后对转子的动力特性改变不影响机器的正常运转。对于第二种情况则需要对转子进行焊接，但是一定要确保转子在工作时不会出现意外事件，多方面分析转子是否安全。最后一种情况就需要跟相应转子的生产商联合做出替代转子，重新安装。

2　发电机组的动静碰磨故障的分析和处理

2.1动静碰磨故障的分析

发电机的轴承问题也会引起轴向和径向之间出现碰磨现象，相对于前面所说的转子的裂纹故障而言这里对发动机的影响会小一些。一般是会在隔板汽封、叶片围带以及轴封部位出现动静碰磨问题，有些情况下在各轴承的油挡、汽封片的一些部位可能会出现径向碰磨的现象。对于碰磨现象的发生，根据总结得出主要有四种常见的情况：轴承振动过大、转子偏斜、动静间隙不合理、缸体出问题。轴承振动的问题是由于相应的零件质量不平衡，还有转子出现弯曲引起的相应位置的稳定性出现问题导致振动偏大。转子偏斜是因为一些零件发生形变等问题使得轴颈出现问题。还有就是在刚开始的设计过程中相应位置的间隙就不合理，安装检查时间隙调整不合适导致动静间隙不足。缸体出现问题一般是跑偏或者发生形变弯曲，这是由于一些高压转子的前汽封过长，引起缸体膨胀，缸体的各部位温度没有正确地掌握，导致出现碰撞，这里一定要提前注意，否则过于严重会引起轴的部位出现问题［2］。

2.2动静碰磨故障的处理

一般情况下可以分析振动信号的明显的情况，它可以作为发动机组出现动静碰撞时的指标。虽然从某中角度讲只要根据发电机组的结构特点还有运行对各部位的动静间隙动进行合理地设计和调整，静碰磨情况就能够避免，但还是有失误的情况。所以相应的处理办法还是要有的，具体的处理根据振动特征的判断而定，当动静碰磨的情况不严重时可以通过一些手段应对其发生。比如可以通过发电机组的工作和启停机的时候，把动静接触的部分磨平，这样动静间隙就会慢慢地扩大，直至转轴与静止部件不再接触，这样就可以解决动静碰撞问题。要注意的是这种解决动静碰撞问题的方法需要在控制轴振动、保证机组运行安全的情况下才能进行。

3　结语

对于发动机组正常运转来说最重要的就是相应的的轴系振动，而在这里出现的问题中比较常见的就是动静振动和转子断裂了。除此之外还有一些发电机组的故障，比如发电机组的低频故障等等，这些问题都会给发电机的安全运转造成很大的影响，如果不注意就会造成机器财产的大量损失。总结已知的案例的话可以根据这些方面的情况了解，很多时候这些问题都是可以避免的。所以希望在实际的安装操作过程相关的操作人员一定要注意规范，尽可能地将隐患消灭掉，否则可能会造成不必要的损失。

［1］何成兵，蒋迪，张亚飞等.大型汽轮发电机组碰磨故障分析与处理［J］.汽轮机技术，2013，

［2］陈松平.汽轮发电机组转子裂纹故障分析及诊断方法研究［D］.华北电力大学，2012.

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