汽轮发电机故障检查分析及预防
（哈尔滨电气股份有限公司，150028）
摘 要：电厂承担着为全国人民供电的义务，而作为电厂最核心的部分，汽轮发电机组的故障值得我们分析和讨论。只有保证汽轮发电机组的整体顺利运行，电厂才能完美运转。为此本文主要就汽轮发电机组故障进行分析，并就故障的检查及预防提出了相对策略，希望可以为相关人员提供帮助。
关键词：汽轮发电机；运行故障；预防措施
一、汽轮发电机故障概述分析
汽轮发电机存在很多常见的故障问题，这些问题会给电厂带来巨大的经济损失，甚至还会造成供电不足，给百姓的生活带来不便。发电机产生各类事故的主要原因包括发电机的设计与制造工艺落后、工作人员整体素质较差等等这些因素所导致的汽轮发电机故障不仅会导致电厂出现巨大经济损失，使得发电机的寿命也会因此受到影响，甚至会威胁到电厂工作人员的生命安全。而就汽轮发电机故障检测来讲，由于发电机结构复杂，会发生故障信号不稳定的情况，故障检测时还可能受到噪音的影响，所以为了使汽轮发电机正常运转，必须采用一些有效的措施。
二、汽轮发电机的故障
（一）汽轮发电机定子类故障检查分析
目前国家采用的发电机多数冷却方式为水氢冷，所以定子水内冷的绕组会经常发生漏水的现象。此外，由于发电机定子对参与循环内冷水的品质要求很高，而一些水质达不到质量要求，因此形成了氧化物而产生沉淀导致了水内定子的堵塞。另一方面是由于制造厂家和施工人员在安装或者维修的时候，将一些材料残余物，如橡胶垫，泥土等遗留在水循环的回路里，造成了堵塞。（二）汽轮发电机组轴振动故障检查分析
机组试运行期间，当负荷过大，主汽压力超过正常水平时，汽轮机轴承轴振动开始增大，并且由于振动保护，会发生跳闸的现象。
（三）汽轮发电机组凝汽器低真空故障检查分析在试运行阶段，随着发电机环境温度的进一步升高，真空度持续下降，如果不能保持正常的真空，装置就不能正常工作。而造成发电机真空度下降的主要原因就是汽轮发电机组内没有胶球清洗设备，所以当凝汽器端差高于 99 摄氏度时就会出现机组真空度低现象。
（四）汽轮发电机组轴承故障检查分析
在机组负荷调整过程中，发电机轴承振动会从正常值逐渐增大。
对异常振动的相关数据进行了分析，认为轴的异常振动的主要原因是密封垫的摩擦。而摩擦的原因是平衡阀跟踪不良，降低了氢侧进口油流量。此外，氢气侧与空气侧温差较大会导致密封垫膨胀不良、从而使得密封垫变形与轴颈摩擦。
三、汽轮发电机的故障预防处理措施
（一）通过信号处理提前检测发电机定子故障
发电机定子的匝间故障一直被认为是最具挑战性的故障，因为其他类型的定子绕组故障通常都是匝间故障的结果。定子绕组内部的短路电流可能是端子短路电流的数倍，会造成严重的发热、绝缘损伤和机械损伤。所以，通过信号处理的方式对发电机定子故障提前预测是最为节约成本的一种故障预防方法。
例如对发电机定子探测后采用一些发电机定子故障提前预测方法，这些方法可以分为以下几类：稳态负序电流的影响，预测定子故障检测基于电压组件，数字技术检测内部缺陷在汽轮发电机定子绕组，多环和定子电流分析方法，多环和励磁电流分析方法。在五种方法中，最后一种方法更为突出，因为它可以解决定子绕组的不对称问题，并且在磁场电流中注意到第 8 次谐波。而采用多回路方法可以解决同步电机内部故障分析问题。就当前来讲多回路法的具体实现方式是对汽轮发电机定子匝间故障进行分析检测，并利用小波分析对故障信号进行分解。这种小波变换(WT)和人工神经网络(ANN)是一种有效的故障诊断方法，具有广泛的应用前景，其中离散小波变换(Discrete wavelettransform，DWT)是一种具有强大结构的数学工具，它可以将给定的信号在不同的分辨率下分解为几个尺度，并能精确地定位某一故障时刻。
而人工智能方法具有从输入输出数据中“学习”设备模型或从过去经验中“学习”故障知识的潜力，它们可以作为函数近似器来构建残差产生的分析模型，或作为监督方案来做出故障分析决策。多回路法中所运用到的神经网络学习能力是非常强的，可以成功的应用于非线性鲁棒故障诊断。同时因为该神经网络具有很强的非线性映射能力和自学能力，所以能够有效的完成故障模式识别。此外由于小波变换在时间、频率空间和多尺度上都具有良好的局部性，因此我们采用小波函数作为神经网络的基本函数，即小波神经网络(WNN)函数，该小波神经网络继承了两种方法的优点，具有较好的逼近任意非线性函数的能力和利用样本训练数据调整小波基形进行模式识别的能力，以此达到提前检测出定子故障的目的。
（二）汽轮发电机组轴振动故障预防
当前异常轴振动的主要原因如下：操作参数的异常变化，蒸汽管道的压力变化，以及中间压力的不均匀材料、缸体的不均匀膨胀引起的，使缸体的正面偏离向一边，所以对于此类振动故障，应当通过重新测量中压缸滑销系统间隙，对中压缸前侧偏差反向补偿措施进行预防。。
例如中压缸前轴封是由圆柱弹簧构成的具有一定预紧力的弹性蒸汽封，接触后会发生膨胀且不易磨损，从而造成反复摩擦。另一方面，由于中压缸膨胀偏差，轴承的油挡板也会与转子发生摩擦。但铜齿在短时间内就会磨损，摩擦在间隙增大后消失，因此判断这种铜尺摩擦不是异常振动的主要原因，所以根据汽缸前轴封的磨损情况，适当减小轴封弹簧的预紧力，增大蒸汽封体的密封间隙，从而避免摩擦现象的出现。
（三）汽轮发电机组凝汽器低真空故障预防
增加胶球清洗设备和二次滤网，并保证调试后能正常运行。而且在低真空故障预防中工作人员可以采用低温冷却水作为真空泵的工作水，在入海水处加装大容量补充泵，及时补充温度较低的海水，改变水温和水质。同时由于传统的凝汽器循环水流量大大高于目前的循环水泵，故采用容量更大的循环水泵代替。经过上述处理后，机组凝汽器真空度满足正常运行要求。
例如清洗完冷凝器后，在相同条件下可将真空度提高 3KPa，说明冷凝器表面积垢严重影响了冷凝器的换热。但由于当时真空度很低，机组运行过程中不可能进行一半的清洗。而且凝汽器还存在循环水进出口阀门关不紧的问题，只能停机清洗。正常的海水基本上是内部循环，只能利用表面散热，所以海水温度高，这是真空低的另一个重要原因，所以针对这一问题设计人员应当制定相应的循环降温方案，避免低真空故障的发生。此外，循环水中没有二次滤网，不能过滤掉水中的杂质，所以更容易在冷凝器中积聚，因此，加入二次滤网可以有效预防此类问题。
（四）汽轮发电机组轴承故障预防
对于此类问题的预防应该控制入油口温差，进行震动处理，将温度降下来达到预防轴承发生故障的效果。
例如将密封油氢侧、气侧入口油温保持在 45℃以上，控制温差在1℃以内，将油氢压差提高到 60KPa -70KPa。经过振动处理，发电机的轴系振动在启动和加载阶段都是合格的、稳定的，而一些轴承拆卸检查后发现轴瓦磨损，轴瓦轴向载荷不均匀，所以，可以将轴承下垫枕底部垫铁拆除，使轴承中心降低。并将轴瓦顶间隙扩大到安装标准的上限，这样可有效预防发电机轴承发生故障。
结论：
由于汽轮发电机组结构的复杂性和重要性，汽轮发电机组故障诊断与故障调节的研究无论从理论还是实践上都成为一个非常活跃的研究课题。大容量汽轮发电机组作为重要的动力能源在电力系统中得到了广泛的应用，而其运行状态一直处于故障状态，因此保持其安全运行，及早定位故障位置并采取有效措施是至关重要的。
参考文献：
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