9E燃气轮机机组励磁机故障处理研究

周庆彪

摘 要 通过对励磁机制造工艺、结构以及材料等方面的分析，确定各种常见的故障发生的原因，并以9E燃气轮机机组励磁机为例，研究各种故障的处理方法，争取进一步提高励磁机的运行可靠性与稳定性，消除运行隐患，保证机组运行的安全性，满足电厂生产基本要求。

关键词 9E燃气轮机机组;励磁机;故障处理

励磁机是传导励磁电压电流给发电机转子绕组的重要设备，如果其在运行过程中产生故障，将会对机组的运行状态产生严重影响，导致机组异常。结合实际生产经验，分析9E燃气轮机机组励磁机故障表现特征，确认造成故障发生的因素，并提出针对性措施处理，确保励磁机可以在最短时间内恢复到正常状态，满足生产需求。

1燃机发电机励磁机故障

1.1 励磁机作业原理

所应用的KATO公司生产的励磁机，其为交流无刷励磁，是十二极转枢式交流发电机，共分为定子直流磁力绕组、旋转整流桥以及三相转子绕组三部分。设备在运行时，由励磁调节器来输出直流电，并输入到励磁机定子形成磁场，励磁机转子对磁场做高速旋切割动作产生交流电，最后经过旋转二极管整流注入发电机转子线圈励磁。

1.2 故障表现

以某电厂为例，所应用的燃机发电机在启动投入励磁后，发现发电机端电压无法成功建立，且励磁调节器报“整流器故障”和“转子接地故障”。检修技术人员对励磁机运行状态进行了全面检查，将冷却分管拆除，并抽出励磁机定子，确定故障存在于励磁机电枢绕组接近铁芯端的位置。初步检查后发现励磁机转子绕组接近整流环位置有部分被烧黑，铁芯以及绕组存在烧伤，并且铁芯部分出现击穿后的坑洞，绕组对铁芯存在放电现象[1]。为进一步确认故障原因，技术人员在现场对励磁机电枢进行了加热处理，拔出电枢观察发现励磁机转轴上存在粉末，是由励磁线棒预留孔冒出。详细检查后可确认预留孔粉末是因为励磁机连接发电机转子的D形线棒表面的绝缘材质损坏。

1.3 故障分析

为满足电网调峰需求，9E机组必须要保持每天两班制的方式运行。机组运行需要转子始终保持高速旋转的状态，在离心作用力的影响下D形线棒便会紧贴与转子转轴的接触面，但是线棒绝缘层和转轴两者之间并没有产生相对运动，正常运行时并不会对线棒表面的绝缘材料造成磨损。夜间盘车的运行，因为盘车转速比较低，离心力较小无法保证D形线棒与转子转轴的接触面保持贴紧状态，当旋转到高位状态后，在自身重力的影响下就会与上部的转子转轴产生间隙，加速线棒表面绝缘层材料的损坏而产生粉末。磨损掉落的绝缘层粉末，将会逐渐进入到励磁机绕组漆包线的缝隙内[2]。9E机组需要长时间运行，再加上检修养护不到位，绕组漆包线绝缘老化加重，会造成绝缘层表面破裂，粉末等杂质就会吸附在其表面上。在这种情况下，一旦粉末受潮直接黏附，很容易就会造成绕组匝间短路故障，影响机组励磁机的正常运行。

1.4 故障排除

如果出现上述故障问题，想要在最短时间内排除故障，必须要对现场条件进行综合分析判断，一般情况下在不具备维修条件时，需要将励磁机返厂维修。正常情况下的故障排除主要包括以下几个步骤：①对励磁机转子进行加热处理，且将其从转轴上拔出;②检修前对励磁机进行平衡测试;③隔离励磁机电枢套组和整流盘，并将励磁机电枢绕组的两侧无纬带以及电枢绕组全部拆除;④全面清洗槽内残留的绝缘粉末及各种杂质。⑤对损坏的硅钢片以及表面绝缘层进行修复;⑥基于励磁机容量大小来进行修复处理，一般可选择H级绝缘高强度漆包线做绕线处理，并搭配只用H级绝缘材料;⑦应用无纬带来缠绕励磁机端部;⑧对励磁机整体做真空浸漆处理，且要置于烤箱内烘烤;⑨对电枢绕组单相直流电阻进行测试，并完成绝缘试验与交流耐压试验，并对发电机表面均匀喷涂防护漆;⑩装配励磁机电枢绕组和整流盘，再次做平衡測试，确认实验数据是否与修复前设备的各项数据一致。确认无误后对励磁机加热套入转子固定完成本次故障处理。

2汽机发电机励磁机故障分析

2.1 故障表现

某厂WBF8-5G发电机做励磁机端部探孔检查，发现励磁机电枢绕组端部与连接环接头相连的3个并头套产生了移位，最大移位距离在5mm，应用于防护固定的绑扎绳已经被拉断。继续对励磁机电枢三相直流电阻进行了测量，确认直流电阻平衡。在对励磁机故障进行分析时，首先要确定励磁机的工作原理，其为交流无刷励磁，共分为定子直流励磁绕组、三相转子绕组以及旋转整流桥三部分。三相转子绕组对磁场进行高速切割，通过并头套与不同的向连接环进行连接，连接环与整流盘相连进行整流。该励磁机故障的并头套连接励磁机电枢套组与连接环接头，具有电路导通的效果，采用的是优质铜制作。

2.2 故障分析

首先考虑是连接环与并头套自身的强度不达标，因为所应用的优质铜制作，硬度比较低。当设备进入到高速运转的状态，设备会有较大电流通过，促使铜材发热变软，再加上离心力影响，对连接环接头产生了径向向外的作用力。再次运行模式下，并头套重复动作最终就会拉扯变形。另外，所应用的锡焊工艺强度比较低，并头套在不断的拉扯变形下最终会造成锡焊脱落，并头套与连接件之间的接触电阻增大，在导通大电流的影响下会发生更大程度的发热，恶性循环造成锡焊脱落加快。

2.3 故障处理

故障的励磁机需要返厂进行维修，包括以下几个步骤：①拔出磁力计电枢绕组与整流盘，且将两部分脱离，并对励磁机电枢直流电阻进行测量。②将电枢绕组两端无纬带拆除;③对并头套进行加热然后拆除，以及要清理励磁机端部电枢绕组，将脱落的锡块全部清除干净;④拆除连接环然后安装新的连接环，对励磁机电枢绕组和连接环接头安装并头套，以及对励磁机电枢绕组跨接部位安装并头套。选择银铜焊的方式处理并头套与连接环接头连接，确保具有较大硬度。而并头套与励磁机电枢绕组连接处以及电枢绕组间跨接并头套，需要采用锡焊方式处理。

3结束语

9E燃气轮机在电厂生产中应用比较广泛，为满足地区电网实际需求，多是作为调峰机组使用。加强对励磁机运行故障的分析，根据故障表现确定发生原因，然后积极采取有效措施解决处理，促使机组可以尽快恢复正常运行状态，以免产生更大损失。

参考文献

[1] 张学霖.9E燃气轮机机组励磁机故障分析及处理[J].发电设备，2019，33（1）：65-68.

[2] 周文龙.发电机励磁系统常见故障分析与处理探究[J].现代制造技术与装备，2016（9）：129-130.