汽轮发电机安装与故障探究

付少伟

摘 要：文章对汽轮发电机结构的特点进行了分析，探讨了其安装的技术要点，研究了汽轮发电机的运行故障，并提出了预防汽轮发电机故障的具体措施，主要的目的就是为了确保汽轮发电机的正常运行。

关键词：汽轮发电机；安装；故障；预防

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0091-02

1 汽轮发电机结构特点分析

在实际发电的过程中，需要通过轴承和端盖来连接电机的转子和定子，确保转子能够在定子中自由运动和旋转，并且对磁感线进行切合，形成磁感电流，实现汽轮机发电目标。而汽轮发电机就是汽轮机配套使用的发电机，一般来讲，汽轮机运转的速度处于60转/s或者50转/s。而要有效地提升汽轮机运转的速率，并实现运转受离心力作用，那么就会减小转子直径，使其长度增加。然而，在材料强度影响作用下，转子直径是不能够超过1.2 m的，而且，在转子长度超出其直径六倍的时候，就会出现震动情况，这对于电机运转与维护具有一定的负面影响。

2 汽轮发电机安装技术要点

2.1 安装前的准备工作

在安装设备之前，应该对相关的资料内容进行详细地查看，并且对施工过程中所需遵守的规定予以熟悉并掌握，对于汽轮发电机组的结构特点予以深入了解，进而全面掌握安装的顺序，保证所需资料的齐全，并开展施工技术交底工作。

2.2 复查基础划线

按照土建交付使用单位验收合格的基础资料以及与发电机、汽轮机等相关的图纸，对基础标高、地脚螺栓孔、混凝土的浇灌质量以及预埋铁板等内容进行严格且全面检查。

2.3 布置垫铁

发电机在安装的过程中，一定要保证混凝土强度高于70%，并且要保证混凝土符合标准要求之后才能够根据设计的要求来放置垫铁。另外，需要在混凝土承受力面涂抹一些红丹粉。通常，接触面积要大于75%，并且开展多次的按压试验，保证垫铁稳固性。如果不符合要求，则应该及时修复，直到达到相应的设计标准。最后，在安装垫铁以后，需要把底板放在垫铁上，保证螺栓的稳固性，并且保证预留出5 mm的空间。

2.4 发电机吊装就位

根据发电机的重量及现场条件，合理的选择吊装方式和吊具、钢丝绳。计算吊具及钢丝绳的安全系数，一般要求钢丝绳的安全系数不小于6，在吊装就位前对发电机进行初调整，方便后续找中。

2.5 安装端盖与轴承

安装前首先对端盖与发电机本体之间垂直中分面间隙进行检查，通过涂红蓝粉和注密封胶的方式检查。如密封胶泄漏量较大，应该对端盖研磨处理。然后安装轴承，检查轴承和端盖之间的配合程度进行检查，保证轴承各个水平结合面的良好接触。通过涂红丹粉和塞尺检查的方式，检查轴承与端盖、轴承套之间的间隙，保证两者之间接触面积大于75%且0.05 mm塞尺不入，因为轴承与端盖、轴承套的接触对轴承震动的影响至关重要，所以，要保证轴承与端盖、轴承套接触满足设计要求。

2.6 安装转子

在发电机穿转子之前，需要检查并确定各项电气试验的合格，并且定子与转子的内部一定要干净整洁，顺畅通风，不存在堵塞的现象。不允许使转子上出现活动零件，保证转子槽楔没有松动。

另外，需要牢固平衡块并将其锁紧，保证转子螺母被紧固而且配备防松装置。对转子进行接地试验和转子气密试验。保证转子的接地良好，且发电机内气体不会通过转子轴向外泄露，安装厂家提供的方案进行转子穿装，穿装过程中时刻监视，防止对转子或定子的刮擦。

3 汽轮发电机运行故障的诊断

3.1 定子绕组的故障

现阶段，大型的汽轮发电机通常使用的冷却方式都是水-氢-氢，也就是定子绕组水内冷，定子铁芯氢冷以及转子绕组氢内冷。然而，在设计工艺与制造工艺的影响与作用之下，严重影响了工序控制、生产流程以及检验维修工作的质量管理效果。另外，当发电机运行的过程中，还会受很多因素影响，像是热应力与机械应力，最终出现定子绕组接地或短路的故障。

在定子绕组故障中，有以下几种情况：其一，定子线棒与引线铜导体出现断裂；其二，由于焊接工艺不合理而损坏接头；其三，定子冷却水的回路出现堵塞的现象；其四，定子绕组当中留有金属异物；其五，定子绕组存在漏水的现象等等。

3.2 定子铁芯的故障

在制造工艺和装配工艺的影响下，其中主要包括铁芯压装的压力、硅钢片的厚度、两端压指高度的偏差以及冷热压次数等等。

同时，在交变电磁力影响与作用下，很容易致使定子铁芯叠片的局部或者是整体引发松弛故障，严重破坏铁芯片间的绝缘，进而出现了片间短路或者是局部过热的情况，严重的就会出现定子绕组的连锁故障，最终对发电机运行的安全性带来严重的影响。

3.3 转子绕组的故障

转子绕组故障的内容有匝间短路与对地绝缘等，其中，引发接地故障与杂件短路的主要原因就是转子绕组温度过高引起的绝缘破坏；制造工艺水平不高而导致局部存在缺陷；水内冷转子绕组存在堵塞情况而引发局部温度过高，导致匝间绝缘被烧坏；冷却器漏水或者是有金属异物进入到转子绕组当中。

另外，当汽轮发电机绕组运行的时候，会受到热膨胀或者是机械作用，出现塑性变形，也就是常讲的残余变形与热变形。但是，随着残余变型的累积，导致转子绕组槽部与端部绝缘遭受破坏，最终引发接地故障以及匝间短路故障，如果严重程度比较大，那么就会导致绕组断裂问题的出现。

3.4 负序电流将转子烧毁

汽轮发电机在正常运行的过程中，需要处于三相负荷对称状态。但是，如果电力系统与发电机存在不对称故障，就很容易使得汽轮发电机出现暂停运行的现象。例如，当电力系统出现了单相接地情况或者是发电机的出口开关在故障和正常的状态都不能够切断或者是断开三相负荷。如果在发电机运行的过程中存在不对称情况，定子绕组就会存在正序电流和电压，与此同时，也同样存在负序和零序电流与电压。当负序电流产生了反向旋转磁场，那么，励磁绕组、转子铁芯以及阻尼绕组内部产生反向旋转磁场，进而导致杂散铜耗与铁耗。在此背景下，发电机运行的效率就会降低，而且会增加转子本体温度，更严重的还会烧毁转子。

除此之外，负序电流会使得转矩脉动和定子振动的现象，导致发电机的转子出现烧损的情况，严重的还会引起安全事故。

4 汽轮发电机运行故障的预防策略

4.1 定子绕组故障的预防

第一，对定子绕组线棒胶化和成型工艺进行有效地改善，并且固定好端部渐开线和鼻部切向与径向。

第二，对线棒接头的焊接状况进行严格地检查，在确定检查结果合格以后，应该整理导线，进而确保接头能够光滑过渡。

第三，应该开展热水流试验或者是充分利用超声波流量计来对定子水路的堵塞情况进行仔细地测定，进而保证其内冷水质满足运行要求，提高水冷系统减温计指示的准确程度。

第四，在开展定期检修的时候，需要对定子端部线圈和坚固件的情况进行检查，特别是松动或者是绝缘磨损痕迹的检查，进而保证可以及时地更换紧固部件。

第五，全面改进接头结构，并且确保焊接作业质量，保证定子绕组端部以及鼻部相对稳固。另外，还应该严格检查空心铜线的质量，对定子绕组绝缘引水管的具体布局情况予以全面改善。

第六，对定子绕组的端部线圈夹缝以及上下层渐开线的线棒间隙进行全面地检查，避免在安装或者检修的时候留下金属异物。

4.2 定子铁芯故障的预防

在检修定子铁芯故障的时候，如果发现疑点，一定要开展铁芯发热的试验。针对检查或者试验过程中存在的铁芯短路点一定要及时予以消除。除此之外，应该重点检查发电机的定转子结构部件，保证其不存在松动或者裂纹的问题。

基于此，端部各个紧固件一定要由绝缘材料与无磁性材料制作而成，并且紧固以后采取锁紧措施。而在回装转子的时候，也应该认真地检查，避免有杂物留在定子膛内部。如果汽轮发电机在实际运行的过程中定子有一点接地，那么一定要根据相关规定来停机进行处理。

4.3 转子绕组故障的预防

第一，对转子绕组的通风结构进行相应的改善，尤其是要重视导体通风孔错位和堵塞情况的检查；

第二，应及时清除转子绕组铜线毛刺与金属颗粒等；

第三，对绕组端部匝间绝缘工艺进行改进与完善；

第四，全面改善运行转子回路灭磁效果，防止转子绕组绝缘设备存在过电压的问题；

第五，重视运行维护工作，避免转子绕组温度过高或者是在强烈震动的情况下长时间运行；

第六，确保集电环和电刷的滑动接触是平稳的，确保环表面的光洁程度，构建氧化碳素薄膜层。

4.4 负序电流损伤转子的预防

通过采用负序保护装置，能够对稳态负序电流进行实时地检测，还可以安装报警设备。

另外，还应该对断路器的质量进行严格地控制，在实际运行的过程中，对其三相的闭合与断开情况进行严格地检查，同时，还应该安装断路器失灵保护装置。若断路器三相不能够同时断开或者是闭合，就需要降低汽轮机的输出功率以及发电机的励磁电流，保证负序电流下降至最小。

5 结 语

综上所述，汽轮发电机组要想运行安全与稳定，就需要在实际运行的过程中，重视故障的预防工作。

与此同时，需要深入了解汽轮发电机的结构特点，并且在安装环节注重安装技术要点，在采取预防措施的基础上，确保汽轮发电机的正常运行。

参考文献：

[1] 黄超.发电机滑环冒火原因探讨及在线处理[J].科技与企业，2013，（23）.