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      一、公共發電的概念與特征

        汽輪發電機是火電站的關鍵設備之一,汽輪發電機的故障停運嚴重影響火電機組運行的可靠性。隨著科學技術的發展,故障診斷技術已逐步發展成為保證發電設備安全可靠運行的重要手段之一,因而成為國內外許多單位正在研究的一門新技術。然而,國內一些單位研制的故障診斷裝置在使用中都碰到了故障診斷結果準確性差的技術難題,故障“漏診”和“誤診”時有發生,其原因是診斷軟件中所使用的診斷規則是通過實驗室模擬或理論計算得出的,與發電機的實際情況有較大的差異。因此故障診斷規則的研究已成為大型汽輪發電機故障診斷系統研制的“瓶頸”問題[1]。國際上使用振動特征分析法來診斷旋轉機械故障較有權威的故障特征規律是J.Sohre的振動征兆表[2]和白木萬博的振動得分表[3],為了進一步提高大型汽輪發電機故障診斷結果的準確性,現將70多臺大型汽輪發電機現場故障案例調研和現場故障特征數據分析研究得出的大型汽輪發電機現場故障征兆規律的一些主要結果列于以后各節,以便在使用中不斷完善。
      2 常見故障的模式及后果
        通過分析研究大量電站現場事故案例,經統計分析發現大型汽輪發電機的常見故障有以下3類12種。下面給出這12種故障的故障模式(故障的表現形式)和故障后果(該故障模式所引起的主要后果)。
      2.1 水冷卻子系統的故障
       。1)靜子斷水。故障模式為靜子冷卻水中斷或冷卻水流量降低。故障后果有靜子繞組過熱;機組減負荷或強迫停運。
       。2)靜子漏水。故障模式為發電機靜子絕緣引水管漏水或靜子繞組水電接頭漏水。故障后果有靜子繞組絕緣降低;靜子接地;繞組短路或燒損。
       。3)轉子漏水。故障模式為轉子絕緣引水管漏水或轉子繞組與引水管拐角接頭漏水或水箱與絕緣引水管接頭漏水。故障后果有轉子繞組絕緣降低或接地;靜子繞組接地;兩相短路;三相短路;靜子繞組或靜子引出線燒損;發電機燒毀。
      2.2 靜子和轉子電氣故障
       。1)靜子繞組過熱。故障模式為靜子繞組溫度高或過熱。故障后果為靜子接地;靜子繞組絕緣燒損;三相短路;爆炸事故。
       。2)靜子絕緣損傷。故障模式為靜子繞組絕緣降低或損壞。故障后果有靜子繞組絕緣擊穿;靜子繞組匝間短路或相間短路;靜子繞組燒損;靜子鐵芯燒傷;引起火災或爆炸事故。
       。3)靜子接地。故障模式為靜子接地。故障后果有靜子絕緣燒損;靜子鐵芯局部灼傷;靜子繞組相間或匝間短路。
       。4)轉子一點接地。故障模式為轉子一點接地。故障后果有轉子兩點接地;發電機和汽輪機部件磁化;轉子繞組匝間短路;轉子繞組燒損。
       。5)轉子繞組匝間短路。故障模式為轉子繞組匝間短路。故障后果有轉子兩點接地;轉子繞組燒損;發電機失磁;發電機和汽輪機部件磁化。
      2.3 靜子和轉子機械故障
       。1)轉子不平衡。故障模式為轉子不平衡振動或轉子熱不平衡振動。故障后果有軸瓦和擋油環或密封瓦磨損;緊固螺栓松動或斷裂;繞組絕緣磨損引起接地或短路,大的不平衡會引起毀機事故。
       。2)軸承油膜振蕩。故障模式為軸承油膜振蕩。故障后果有軸瓦燒損;機組強迫停運,還可能導致毀機事故。
       。3)軸瓦損壞。故障模式為軸瓦磨損或軸瓦燒損。故障后果有軸頸損傷;密封瓦磨損;發電機或勵磁機動靜碰磨。
       。4)機座外殼振動。故障模式為發電機機座外殼或端蓋振動。故障后果為機座焊縫開裂;靜子鐵芯與機殼之間隔振彈簧鋼板斷裂;機座結構間連接螺栓松脫或斷裂。
      3 特征信號、征兆和診斷規則
        汽輪發電機故障診斷的主要步驟為:先監測發電機的特征信號;再從所監測的特征信號中提取征兆,有些特征信號本身也可作為征兆;然后根據征兆和其它診斷信息來識別發電機的狀態,完成故障診斷。確定故障征兆和診斷規則是大型汽輪發電機故障診斷的技術難點之一。通過70多臺大型汽輪發電機在電站現場故障案例的調研和大量現場故障特征數據的分析研究,得出了以下大型汽輪發電機常見故障的特征信號、征兆和診斷規則。
      3.1 水冷卻子系統的故障診斷
        與發電機靜子斷水、靜子漏水、轉子漏水等3種故障有關的特征信號、征兆和診斷規則列于表1。表1中的6個特征信號均可作為征兆。在表1和以后各表中,[yi]表示故障發生的閾值,yoi表示正常值。
      3.2 靜子和轉子電氣故障的診斷
        與發電機靜子繞組過熱、靜子絕緣損傷、靜子接地、轉子一點接地、轉子繞組匝間短路等5種故障有關的特征信號、征兆和診斷規則列于表2。在表2的9個特征信號中,有7個特征信號可直接作為征兆。在診斷靜子接地時,從所監測的靜子3個相電壓中,用較低相電壓與另一相電壓之比y12作為靜子接地的征兆之一。在診斷轉子繞組匝間短路時,對所監測的轉子振動特征信號進行頻譜分析,得出轉子振動工頻分量的峰-峰值y15作為轉子繞組匝間短路的征兆之一。

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