关于水轮发电机组运行的故障诊断

技术创新　关于水轮发电机组运行的故障诊断　聂学平裴志康　雅砻江流域水电开发有限公司官地水力发电厂　四川成都６１００００　摘要：水轮发电机组运行稳定性的分析研究。目的在于探讨各型水轮机的振动特点与振动规律。检验机组设计、制造、安装　或检修质量。了解各种工况下失衡、磁力、水力作用对稳定性的影响及其他不利于机组稳定运行的因素。　关键词：水轮发电机组；运行：故障诊断　中图分类号：ＴＭ３１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—５７８０（２０１５）０１—０００４一Ｏ１　引言　水轮发电机组在运行过程中会产生各种各样的问题，究　其问题产生的主要原因是振动，因而，掌握各种振动产生的　原因和特征，针对机组实际情况采取各种控制措施，缩小故　状态，通过分析水轮发电机组在运行过程中的故障可以看出，　振动过大是产生故障的根本原因所在。机组在正常情况下运　行，虽然会发生振动，但是在正常范围内，随着机组状态的　持续和时间的不断演化，有些小的问题开始累积，达到一定　障原因产生的频次与范围，是做出诊断结果决策的关键所在。　因而，在水轮发电机组运行时，必须根据出现的情况，尽早　做出处理意见，防止故障影响范围的扩大，从而避免重大事　故的发生。　　．随着国家电网“坚强电网”发展战略的稳步实施，要求　必须具有高标准的供电质量和可靠性，这就对发电设备的有　效运行提出了更高的要求。对水利发电设备而言，传统的“定　期检修，预防为主”的检修方式已经不能适应我国电网系统　的迅速发展，状态诊断代替定期检查已经成为国际上电网系　统运行的惯例。　１对水轮发电机组运行常见问题的分析　水轮发电机组运行过程中最大的危害就是振动，具体的　危害主要有：轴承温度过高，有可能损害大轴；损害机组部　件；威胁机组运行安全和供电质量：产生巨大的噪音。机组　运行过程中常见的问题具体如下：　１．１定子绕组运行温度过高　定子绕组运行温度过高主要是受端部漏磁和通风沟通　风不畅的影响，由此产生的温度会比平均温度高８～１５℃。　端部漏磁会导致线棒的电流分布不均，进而导致股线出现温　度异常，其温度差可达２５￣３０℃；通风不畅一般情况是定子　中部风速大，两端风速低，导致两端温度高于中部温度，出　现１５￣２５℃的温度异常。　１．２定子绕组绝缘老化污秽　为保证定子绕组的安全性，其外层都有绝缘层，但是定　子在运行过程中要承受来自于热、电和机械三个方面的老化　影响，并且这三个方面是相互促进转化的。热老化主要原因　是运行温度高于绝缘层的可承受温度；电老化主要原因是防　晕结构出现故障或是绝缘内部存有空气隙：机械老化主要是　原因是由于电磁振动导致的绝缘松散和磨损。另外，通过调　查发现目前大部分水轮发电机组内部油污和灰尘都很严重，　这严重影响了定子绕组的散热，从而可能引起端部过热，出　现爬电或是着火的现象。　１．３定子绕组单相接地故障　由于水轮发电机组在运行过程中发生的机内或是机外　故障时，会导致单相接地故障的发生，如果故障不能及时排　除，故障会迅速发展成为相间或是匝间短路，进而对电机造　成严重的损毁。导致定子绕组单相接地故障的主要原因有绕　组接头开焊、铁芯断裂和绝缘内部电老化严重等因素。　１．４激磁回路多点接地　水轮发电机组在运行过程中由于磁极线圈振动磨卡、线　圈内绝缘污秽、接头变形以及机组内部积灰等影响，都会导　致激磁回路的绝缘能力下降，使得灭磁开关在过电压情况下　被击穿，也有可能发生飞弧接地。如果是两点接地所引起的　短路，激磁电流衰减缓慢，这会扩大事故对机组的损坏范围。　如果是变压器的线圈短路，还有可能引起变压器着火的情况　发生。　２试谈水轮发电机组运行故障诊断　虽然各种故障出现的状态或是征兆不尽相同，但是这些　故障之间存在着密切的内在联系，比如转子之间的碰磨、电　磁场之间的分布不均衡等，都会导致故障发生时呈现不能的　４　程度后造成机组启停或是变更等非正常状态的出现。　２．１机械方面　在这方面主要是转子不平衡、轴系不对称以及主轴过细　等原因。转子不平衡会导致离心力的产生，也是机组产生振　动的主要原因之一，并且转子的转速与振动幅度有关，转速　越高，振动幅度越大。轴系不对称是指两端安装轴承后，出　现轴线不对称，导致这个产生的主要原因就是技术水平不过　关或是没有安装资质，轴系不对中导致振动幅度过大。主轴　过细主要会导致刚度不够，尤其是在超负荷运行过程中，刚　度不够容易产生绕度振动。　．　２．２电气方面　定子铁芯压装不紧、转予与定子之间间隙不均匀、转子　零件缺损等是造成机组振动的主要原因。当机组带负荷运行　时，会出现因为铁芯不紧而振动的现象，可以通过压紧铁芯　的方法予以消除。转子与定子之间间隙不均匀会使得转子圆　度不佳，随着机组从空载到上负荷，振动会越来越大。如果　转子上零件发生松动或是出现裂纹，都会破坏转子平衡，引　发振动加剧。　２．３水力方面　这主要是由于运行状态和当初设计时的情况设想不一　致，还有叶片间流水导致的。当机组的运行状态在设计叶片　的振动区时，就会导致振动加剧的情况发生。由于来自上游　的碎石块或是垃圾等，随着水流会导致卡在叶片间，严重时　会堵塞转轮。　２．４油膜振荡方面　油膜振荡是由于转速高于一阶零界状态的两倍速度时，　振动范围将会加剧，形成油膜振荡。这种现象的发生主要是　由于主轴的稳定性导致的。　３探讨水轮发电机组运行状态监控　要及时的诊断水轮发电机组运行的故障，必须要建立起　机组健康运行的标准，通过标准与现状的比较，发现其中的　异常与问题所在。近些年，传感器、信号处理等新技术的应　用，使得对水轮发电机组运行状态能够做到事前预控，根据　各种参数或是监测数据的变化，做出各种正确的决策。　４结论　在分析水轮发电机组运行检修技术手段发展变化的前　提下，指出了机组运行的各种常见问题，可以发现机组振动　是导致运行故障产生的主要原因。对水轮发电机组进行状态　诊断主要是基于设备的运行状态，运用各种技术手段对正在　运行的设备进行健康评估和故障诊断。依据诊断的结果确定　运行故障或是是否需要进行检修，这样可以进一步提高机组　运行的效率和质量。　参考文献　［１］李宏斌，康会西，汪文波，赵鸿．水轮发电机组运行的常见　问题［Ｊ］．河西学院学报，２００７，２３（２）：５７—５９．　［２］周兆华．水轮发电机组振动故障分析探讨［Ｊ］．浙江水利　科技。２００４（４）：４７—４８．　［３］吴建红，王军．水轮发电机组的状态监测与故障诊断［Ｊ］．　水电厂自动化。１９９Ｂ（１０）：６８－７０．