大型汽轮发电机常见故障模式分析和对策

王力强

摘 要：随着科技的不断进步，我国国民经济的不断增长，如今人们的生活无时无刻不在用电，再加上电力工业的迅猛发展，我们国家的电网和机组结构也越来越复杂，电力系统使用了更多的大电网、大容量机组，其中大型汽轮发电机更是主力，汽轮发电机是电力系统中中厂网连接的枢纽，它的运行状态直接关系到整个电力系统的安全与稳定。然而大型汽轮发电机也是经常出现故障的功能部件，这些故障严重影响了机组安全、经济的运行。因此，对大型汽轮发电机故障模式分析是具有及其重要意义的。

关键词：汽轮发电机；故障分析；对策

1 大型汽轮发电机常见故障模式分析

1.1 大型汽轮发电机震动故障模式分析

近年来，电力企业为了提高发电效率，投入了不少的大型汽轮发电机组，机组更加大型化和结构复杂化，使得机组震动故障也更加容易发生，较严重的震动故障可能对国民经济产生重大损失。对于汽轮发电机的早期故障，它的特征相对较弱，对系统所造成的影响也相对较小，维修成本也相对较小，所以我们应该尽早发现并维修。然而，机组运行过程中，往往面临多故障原因的耦合，这使得汽轮发电机的震动故障更不容易发现，所以为了尽可能少的减少损失，我们应该对大型汽轮发电机的震动故障模式建立完整的故障特征提取和故障诊断方法的系统。

1.2 大型汽轮发电机定子绕组故障模式分析

在我国投运的国产大型汽轮发电机中，定子绕组的故障率占据大半，故障形成的首发原因和机理均不相同，但是若不及时处理会造成定子烧损的严重事故。根据相关研究，定子绕组故障的原因比较复杂，有水路堵塞、电接头焊接质量差、疲劳断线、断股、定子水内冷等，我们需要根据不同情况、采取不同的、有针对性的措施才能更快的见效。定子绕组出现问题时通常会有异常现象，比如转子绕组匝部短路引起转子电流增加、局部过热、表面烧伤等，我们可以根据这些现象分析判断定子绕组故障的位置，但是造成这些现象的原因我们尚且不能完全知道，需要进一步的探究。

1.3 大型汽轮发电机碰摩故障模式分析

碰摩故障是大型旋转机器中常见的故障模式，尤其是在大型汽轮发电机中，随着大型汽轮发电机组向着高效率、高参数、高性能方向的发展，其动静间隙越来越小，显而易见，碰摩故障发生的几率也越来越大。碰摩故障不仅能够直接影响机组的工作状态，还是产生其他故障的诱因，所以针对大型旋转机械碰摩故障的理论研究和现场实例分析显得越来越重要，对碰摩故障的研究分析，对整个机组的故障预警和诊断有着重要的意义。

2 大型汽轮发电机常见故障模式的对策

2.1 大型汽轮发电机震动故障模式的对策

实现汽轮发电机组震动故障诊断的关键和基础是对其故障机理的深入研究，通常是在相关学科研究的基础上，通过动力学分析、相关模型的建立及实验验证等手段来揭示故障本质，那么解决大型汽轮发电机组的震动故障模式就需要对这些方面进入深入研究。大型汽轮发电机组目前已知的震动故障原因有原始质量不平衡、转子的热弯曲、转子出现裂纹、转子动静部分碰摩等，这些震动故障原因分类尚不全面，还需要相关研究单位进行进一步的研究分析，并且这些震动故障模式具体引起故障的机制也不明确，还需要加大对详细机制的研究。

2.2 大型汽轮发电机定子绕组故障模式的对策

大型汽轮发电机的定子一旦烧损，将会发生严重事故，所以必须高度重视。国内从100～600MW发电机几乎都发生过定子绕组水路堵塞现象，已知的造成堵塞的原因不尽相同，因此我们应该拟定有针对性的反事故针对措施。大型汽轮发电机容易将定子绕组弄潮，所以要经常检查水路的流通性，定时替换水接头的部件。定子绕组也容易发生渗漏水，漏水分为静态和动态，静态漏水的常见部位和原因是清楚的，但是动态渗漏水的原因尚不明确，仍需要我们进一步进行研究。金属异物也是一种常见的原因，这种故障比较容易解决，它需要维护人员尽职尽责来定时清除大型汽轮发电机。还有一種原因是振动过大，这种故障的解决就又回到第一种故障模式了。

2.3 大型汽轮发电机碰摩故障模式的对策

近十年来，国内外相关学者通过建立各种各样的模型系统，并利用各种不同的分析方法，针对大型汽轮发电机做了大量的理论分析和实验研究。对于每一种故障模型，建立健全的故障原因系统库是很重要的，所以我们要收集大量的大型汽轮发电机碰摩故障的实例，并对这些实例进行详细的分析、总结，将碰摩故障特征详细的介绍记录下来，以便以后对碰摩故障更容易诊断。大量的理论知识和实际工程研究证明目前最常用的故障诊断方法是振动信号的分析，我们要加大这方面的研究，更加详细的了解每一个振动阶段代表着的碰摩程度。我们也可以将碰摩故障位置的诊断方法用流程图表示出来。还有，不管是大型汽轮发电机组的碰摩故障还是其他故障，想要解决问题，需要国家投入资金，进行科学详细的研究。

3 结语

近几年，我国电力工业发展形势良好，大批大型汽轮发电机在全国各地的投入使用，不仅满足了人们对电力发展的需要，还很好的满足了节能减排的要求，所以发展大型汽轮发电机是电力系统未来的发展趋势。然而大型汽轮发电机大容量、高参数及机构更复杂的特点也使大型汽轮发电机更容易出现故障，有震动故障模式、定子绕组故障模式、碰摩故障模式分析等，还有汽轮发电机的各功能部件之间是相互联系的，一个功能部件的故障不仅会影响部件本身，还能影响与它相关部件，甚至是整个系统。所以我们要认真、耐心解决每一种模式的问题，为电力系统的未来良好发展奠定基础。

参考文献

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[3]吕琛.故障诊断与检测[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012：1-2.

（作者单位：哈尔滨电机厂有限责任公司）