大型汽轮电机常见故障分析.doc

大型汽轮发电机常见故障分析 傅自清 目录 第一节 故障的分类·············（1） 第二节 机械故障特点及原因·· · ···（2） 第三节 过热故障········ · ··（18） 第四节 铁心故障············（23） 第五节 定子绕组电气故障········（25） 第六节 转子绕组电气故障········（27） 第七节 转子部件热力和机械故障·····（33） 轴电流及其监测·········（37）  第一节 故障的分类 一、按故障性质的分类 1．机械故障：汽轮发电机属高速旋转机械，机械故障占有较大的比例，主要表现为： 转子振动、轴承振动超标 转动部件松动、破裂、甩出 定子铁心松动 定子端部线圈及引线振动 异常噪声 轴承、密封瓦磨损 漏氢、漏水及漏油 （8）超速：分为事故超速（从危急保安器动作转速至3600r/min）和严重超速（大于3600r/min）两类。我国12台次毁机事故统计中70%为严重超速，30%为事故超速，其中3台为200MW机组（秦岭电厂，大同二电厂，阜新电厂）。 2．热力故障：大型汽轮发电机电磁负荷大，600MW级汽轮发电机定子单根线棒电流已达10000A，定子电流密度已达9—11A/mm2, 转子电流密度已达10—12A/mm2，材料利用率高，因此单位体积的发热量大，尤其是内冷发电机利用水或高氢压的氢气直接冷却，将损耗带走，一旦冷却系统故障将迅速产生高温，若不及时发现，将烧坏绝缘，进而产生电气故障，造成严重的事故，这类故障主要表现为： 定子线圈及引线过热 定子铁心过热 转子线圈过热 集电环和电刷过热 转子结构件过热（负序引起） 3．电气故障：大型汽轮发电机随着容量的增大，其额定电压逐步增加，目前600－1000MW级的发电机额定电压已高达24－26kV，要求发电机具有高强度的绝缘性能，一旦受到机械振动或高温过热的破坏，以及绝缘本身的污染或者老化，将会引起严重的电气事故，主要表现为： 定子绕组及引线绝缘击穿，接地、相间短路 转子绕组及引线绝缘击穿，接地、匝间短路 集电环接地、正负极短路 轴电流和机组磁化 电气事故尤其是定子绕组的电气事故是各类事故中破坏性最强的,可能造成毁机的严重后果，但是大多数电气事故的首发原因都不是电气绝缘故障，而是由机械故障和热力故障引发的，因此分析这类事故要抓着首发原因，早期发现和消除机械故障和热力故障，以避免重大电气事故的发生。 二、按故障部位的分类 定子绕组 定子铁心 转子绕组 转子本体和轴承 护环 集电环和电刷（或无刷励磁机和旋转整流轮） 辅助设备（水系统、氢系统、油系统） 从国内外的各种统计数据可见定子绕组和引线（包括冷却水系统）的故障占第一位，其次是转子绕组。定子绕组常见的故障如下： 股线断裂 漏水 冷却通道堵塞，水量不够或断水 接头焊接缺陷 线圈间存在遗留异物 手包绝缘缺陷 绝缘磨损 上述故障的发展将导致电气绝缘击穿，造成接地短路事故，因此应大力加强定子绕组的在线监测和故障诊断，防止重大事故的发生。 第二节 机械故障特点及原因 一、振动超标和异常 振动的特征量 汽轮发电机的振动（转子振动、轴承振动、定子铁心振动、定子机座振动、定子端部绕组振动等），通常都是由机械的、电磁的等多种因素造成的强迫复杂振动。采用快速付里叶算法（FFT算法）即可得到各种频率成分的谐波分量。常用的振动频谱分析仪可直接给出频谱图。第n次谐波分量可用下式表示： Xn＝Xnm Sin(ωnt + ψn） 式中 Xnm――n次谐波振动位移 ωn――n次谐波振动角频率＝2πfn ψn――n次谐波振动相位角 在振动分析中常用的特征量如下： （1）振动位移峰—峰值：振动的通频幅值AP-P(μm)如图2－1所示,即振动标准中考核的位移限值。 图2－1 振动位移峰—峰值 （2）振动频谱图：常用的振动频谱分析仪可以给出二维谱图和三维谱图（见图2－2），可以得到在一定转速下或不同转速下的谐波分量，这对于振动故障诊断是十分有用的依据。 (a) 二维谱图 （b）三维谱图 图2－2 振动频谱图 (3) 基波和谐波幅值 X1m和Xnm (4) 基波和谐波频率 f1和fn (5) 基波和谐波相位 ψ1和ψn 上述特征量均可用测振仪以手动或自动方式测量。 检测方法 (1) 振动传感器及应用：目前广泛使用的有电涡流型、速度型和加速度型三种振动传感器。 A.电涡流传感器：其外形见图2－3，当传感器头部线圈上通入高频（1－2MHz）电流时，线圈周围产生高频电磁场，在邻近的金属板表面