浅谈大型汽轮发电机的非正常运行及维护
作者 :  陈嘉峰

  摘 要:随着社会的不断进步,人们对电的重视程度不断增强。当前对能源的利用都要考虑到对环境是否有影响,而电能作为一种重要的清洁能源,对环境没有任何的破坏。大型汽轮发电机是一种十分重要的发电装置,在实际的工作中有时就会发生不正常运行,影响发电的正常运行。文章主要针对大型汽轮发电机的非正常运行进行了分析并提出了相应的维护措施。
  关键词:汽轮发电机;工作原理;非正常运行;维护
  引言
  大型汽轮发电机对我国的电力事业做出了非常大的贡献,我们通过对其非正常运行和维护措施进行研究,就是希望能够促进它的快速发展。
  1 发电机的概述
  电能是人们的生产生活中的重要能源,也是社会快速发展的一个重要方面。电能的产生主要就是依靠发电机把各种形式的能源转换为电能。主要的动力依靠设备中的汽轮机、柴油机,当气流或者水流通过设备时燃料燃烧会产生能量的转化。发电机在各个重要行业都有所应用,例如、工业、电力、科技、国防等方面。
  随着发电机生产技术的不断发展,当前发电机拥有很多形式,但是基本的工作原理都是一样的。具体的来说,就是用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。
  2 汽轮发电机结构及工作原理
  发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
  汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫)或3600转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过一点二米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130~150万千瓦。从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。
  3 大型汽轮发电机非正常运行及维护
  3.1 非正常运行
  3.1.1 短时过负荷能力
  在事故状态下,发电机允许定子绕组在短时内过负荷运行,同时也允许转子绕组有相应的过负荷(过电压)。定子绕组的短时过负荷倍数及其时间规定在《QFSN-300-2-20B型产品说明书》中。
  3.1.2 不平衡负荷
  在不平衡负荷状态,发电机中含有了负序电流分量,相电流及端电压偏离了平衡负荷时的理想关系。不平衡负荷将在转子表面导致额外的损耗和局部发热。在《技术数据汇总表》中规定了持续不平衡负荷及短时不平衡负荷的允许值,同时在持续不平衡负荷运行状态,任何一相的电枢电流不允许超过额定值。
  发电机的不平衡电枢电流也会引起转子倍频转矩脉振,这个脉动转矩同时也出现在定子铁芯上。铁芯隔振结构能有效地减小这种脉动转矩对机座及基础的影响。
  3.1.3 一个冷却器退出运行
  在发电机运行过程中,如果所使用的四个冷却器中出现一个退出运行,那么发电机还可以在正常运行的状态下带百分之八十的负荷。
  3.1.4 空气中运行
  允许发电机在空气中运转主要是为了进行动力机械检测,而且只能够在试运行阶段进行。发电机在空气中运转是有前提的,必须保证发电机内的空气是干燥的,而且相对湿度应该小于百分之五十,冷风的温度应该控制在二十到三十八摄氏度,压力在三千到六千帕之间,冷却器保证通水。
  3.1.5 失磁运行
  当发电机在运行过程中出现了失磁现象就会作为感应发电机而运行。当发电机处在磁场回路的时候出现了失磁现象,就应该考虑到发电机转子正处于部分过热的情况,可以根据相关的技术数据使发电机在失磁的状态下按照相应的曲线运行一段时间。当发现发电机失磁的时候,励磁回路正处于开路的状态,那么就会产生一个过电压,可能会危及到转子的绝缘效果。
  3.1.6 断水运行
  当发现发电机冷却器中的冷却水小于标准数值,那么我们就可以定义为发电机的转子正处于断水情况,在这种情况下我们可以有两种方式供选择,一种是发电机的定子在额定电流下运行一段时间,在这个期间内没有恢复供水,就可以立即跳闸。一种是在出现断水五秒钟开始减少负荷,在两分钟内减少百分之十五的负荷,定子运行六十分钟,如果还是没有恢复供水,就可以将励磁电流调为零。
  3.2 维护
  在发电机工作的过程中,有时候因为某些原因导致出现非正常运行情况,直接影响到发电机的正常工作。有关于发电机的非正常运转问题,国内外相关的研究资料都比较少,特别是对于在非正常运行情况下发电机能够承受多少荷载以及极限能力是多少都没有一个准确的定义,对于如何维护非正常运行的发电机也没有一个统一的理论。当前,发电机设备的生产企业以及发电站对发电机的正常运行十分重视,同时随着社会对电能的需求,相关部门对电能生产的质量提出了更高的要求。此外,还有很多高校也开始重视发电机相关知识,设立了相关的研究机构来解决相关问题并提出了一系列的具有指导性的意见,特别是对发电机的非正常运行的一些情况作了更加详细的分析和阐述,并不断完善形成了一整套科学的准则。在这些标准中也明确规定了生产企业应该遵循的准则和设计方案,在这些标准制定的过程中,不仅借鉴了中国的相关法律法规还吸取了国外的相关准则。
  任何一种汽轮发电机都不能保证一直正常工作,在使用的过程中有时候就会出现非正常运转或者停机现象,为了使发电机能够正常运行,就需要相关人员能够加大对发电机的巡查力度。通过相关的培训使员工知道发电机的非正常工作所产生的严重后果,并能够在工作中高度重视这个问题。检修人员应该做好平时的检查记录,并提前做好预防措施,一旦发现非正常运转的迹象,就应该马上去解决。
  4 结束语
  综上所述,大型汽轮发电机对我国各项事业的建设具有十分重要的作用,我们应该保证其正常运行。在实际工作中会出现一些非正常运行,影响到发电机的正常工作,所以我们应该采取措施才保证发电机的正常运行。
  参考文献
  [1]梁秀珍,王世英.300MW等级引进型汽轮发电机组非正常工况下的运行[J].汽轮机技术,2012,13(2).

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