陳嘉峰

摘 要：隨著社會的不斷進(jìn)步，人們對電的重視程度不斷增強。當(dāng)前對能源的利用都要考慮到對環(huán)境是否有影響，而電能作為一種重要的清潔能源，對環(huán)境沒有任何的破壞。大型汽輪發(fā)電機是一種十分重要的發(fā)電裝置，在實際的工作中有時就會發(fā)生不正常運行，影響發(fā)電的正常運行。文章主要針對大型汽輪發(fā)電機的非正常運行進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的維護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機；工作原理；非正常運行；維護(hù)

引言

大型汽輪發(fā)電機對我國的電力事業(yè)做出了非常大的貢獻(xiàn)，我們通過對其非正常運行和維護(hù)措施進(jìn)行研究，就是希望能夠促進(jìn)它的快速發(fā)展。

1 發(fā)電機的概述

電能是人們的生產(chǎn)生活中的重要能源，也是社會快速發(fā)展的一個重要方面。電能的產(chǎn)生主要就是依靠發(fā)電機把各種形式的能源轉(zhuǎn)換為電能。主要的動力依靠設(shè)備中的汽輪機、柴油機，當(dāng)氣流或者水流通過設(shè)備時燃料燃燒會產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)化。發(fā)電機在各個重要行業(yè)都有所應(yīng)用，例如、工業(yè)、電力、科技、國防等方面。

隨著發(fā)電機生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前發(fā)電機擁有很多形式，但是基本的工作原理都是一樣的。具體的來說，就是用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

2 汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)及工作原理

發(fā)電機通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯（或磁極、磁扼）繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

汽輪發(fā)電機與汽輪機配套的發(fā)電機。為了得到較高的效率，汽輪機一般做成高速的，通常為3000轉(zhuǎn)/分（頻率為50赫）或3600轉(zhuǎn)/分（頻率為60赫）。核電站中汽輪機轉(zhuǎn)速較低，但也在1500轉(zhuǎn)/分以上。高速汽輪發(fā)電機為了減少因離心力而產(chǎn)生的機械應(yīng)力以及降低風(fēng)摩耗，轉(zhuǎn)子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細(xì)長的轉(zhuǎn)子。特別是在3000轉(zhuǎn)/分以上的大容量高速機組，由于材料強度的關(guān)系，轉(zhuǎn)子直徑受到嚴(yán)格的限制，一般不能超過一點二米。而轉(zhuǎn)子本體的長度又受到臨界速度的限制。當(dāng)本體長度達(dá)到直徑的6倍以上時，轉(zhuǎn)子的第二臨界速度將接近于電機的運轉(zhuǎn)速度，運行中可能發(fā)生較大的振動。所以大型高速汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子的尺寸受到嚴(yán)格的限制。10萬千瓦左右的空冷電機其轉(zhuǎn)子尺寸已達(dá)到上述的極限尺寸，要再增大電機容量，只有靠增加電機的電磁負(fù)荷來實現(xiàn)。為此必須加強電機的冷卻。所以5～10萬千瓦以上的汽輪發(fā)電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術(shù)。70年代以來，汽輪發(fā)電機的最大容量已達(dá)到130～150萬千瓦。從1986年以來，在高臨界溫度超導(dǎo)電材料研究方面取得了重大突破。超導(dǎo)技術(shù)可望在汽輪發(fā)電機中得到應(yīng)用，這將在汽輪發(fā)電機發(fā)展史上產(chǎn)生一個新的飛躍。

3 大型汽輪發(fā)電機非正常運行及維護(hù)

3.1 非正常運行

3.1.1 短時過負(fù)荷能力

在事故狀態(tài)下，發(fā)電機允許定子繞組在短時內(nèi)過負(fù)荷運行，同時也允許轉(zhuǎn)子繞組有相應(yīng)的過負(fù)荷（過電壓）。定子繞組的短時過負(fù)荷倍數(shù)及其時間規(guī)定在《QFSN-300-2-20B型產(chǎn)品說明書》中。

3.1.2 不平衡負(fù)荷

在不平衡負(fù)荷狀態(tài)，發(fā)電機中含有了負(fù)序電流分量，相電流及端電壓偏離了平衡負(fù)荷時的理想關(guān)系。不平衡負(fù)荷將在轉(zhuǎn)子表面導(dǎo)致額外的損耗和局部發(fā)熱。在《技術(shù)數(shù)據(jù)匯總表》中規(guī)定了持續(xù)不平衡負(fù)荷及短時不平衡負(fù)荷的允許值，同時在持續(xù)不平衡負(fù)荷運行狀態(tài)，任何一相的電樞電流不允許超過額定值。

發(fā)電機的不平衡電樞電流也會引起轉(zhuǎn)子倍頻轉(zhuǎn)矩脈振，這個脈動轉(zhuǎn)矩同時也出現(xiàn)在定子鐵芯上。鐵芯隔振結(jié)構(gòu)能有效地減小這種脈動轉(zhuǎn)矩對機座及基礎(chǔ)的影響。

3.1.3 一個冷卻器退出運行

在發(fā)電機運行過程中，如果所使用的四個冷卻器中出現(xiàn)一個退出運行，那么發(fā)電機還可以在正常運行的狀態(tài)下帶百分之八十的負(fù)荷。

3.1.4 空氣中運行

允許發(fā)電機在空氣中運轉(zhuǎn)主要是為了進(jìn)行動力機械檢測，而且只能夠在試運行階段進(jìn)行。發(fā)電機在空氣中運轉(zhuǎn)是有前提的，必須保證發(fā)電機內(nèi)的空氣是干燥的，而且相對濕度應(yīng)該小于百分之五十，冷風(fēng)的溫度應(yīng)該控制在二十到三十八攝氏度，壓力在三千到六千帕之間，冷卻器保證通水。

3.1.5 失磁運行

當(dāng)發(fā)電機在運行過程中出現(xiàn)了失磁現(xiàn)象就會作為感應(yīng)發(fā)電機而運行。當(dāng)發(fā)電機處在磁場回路的時候出現(xiàn)了失磁現(xiàn)象，就應(yīng)該考慮到發(fā)電機轉(zhuǎn)子正處于部分過熱的情況，可以根據(jù)相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)使發(fā)電機在失磁的狀態(tài)下按照相應(yīng)的曲線運行一段時間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機失磁的時候，勵磁回路正處于開路的狀態(tài)，那么就會產(chǎn)生一個過電壓，可能會危及到轉(zhuǎn)子的絕緣效果。

3.1.6 斷水運行

當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機冷卻器中的冷卻水小于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，那么我們就可以定義為發(fā)電機的轉(zhuǎn)子正處于斷水情況，在這種情況下我們可以有兩種方式供選擇，一種是發(fā)電機的定子在額定電流下運行一段時間，在這個期間內(nèi)沒有恢復(fù)供水，就可以立即跳閘。一種是在出現(xiàn)斷水五秒鐘開始減少負(fù)荷，在兩分鐘內(nèi)減少百分之十五的負(fù)荷，定子運行六十分鐘，如果還是沒有恢復(fù)供水，就可以將勵磁電流調(diào)為零。

3.2 維護(hù)

在發(fā)電機工作的過程中，有時候因為某些原因?qū)е鲁霈F(xiàn)非正常運行情況，直接影響到發(fā)電機的正常工作。有關(guān)于發(fā)電機的非正常運轉(zhuǎn)問題，國內(nèi)外相關(guān)的研究資料都比較少，特別是對于在非正常運行情況下發(fā)電機能夠承受多少荷載以及極限能力是多少都沒有一個準(zhǔn)確的定義，對于如何維護(hù)非正常運行的發(fā)電機也沒有一個統(tǒng)一的理論。當(dāng)前，發(fā)電機設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)以及發(fā)電站對發(fā)電機的正常運行十分重視，同時隨著社會對電能的需求，相關(guān)部門對電能生產(chǎn)的質(zhì)量提出了更高的要求。此外，還有很多高校也開始重視發(fā)電機相關(guān)知識，設(shè)立了相關(guān)的研究機構(gòu)來解決相關(guān)問題并提出了一系列的具有指導(dǎo)性的意見，特別是對發(fā)電機的非正常運行的一些情況作了更加詳細(xì)的分析和闡述，并不斷完善形成了一整套科學(xué)的準(zhǔn)則。在這些標(biāo)準(zhǔn)中也明確規(guī)定了生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該遵循的準(zhǔn)則和設(shè)計方案，在這些標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中，不僅借鑒了中國的相關(guān)法律法規(guī)還吸取了國外的相關(guān)準(zhǔn)則。

任何一種汽輪發(fā)電機都不能保證一直正常工作，在使用的過程中有時候就會出現(xiàn)非正常運轉(zhuǎn)或者停機現(xiàn)象，為了使發(fā)電機能夠正常運行，就需要相關(guān)人員能夠加大對發(fā)電機的巡查力度。通過相關(guān)的培訓(xùn)使員工知道發(fā)電機的非正常工作所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，并能夠在工作中高度重視這個問題。檢修人員應(yīng)該做好平時的檢查記錄，并提前做好預(yù)防措施，一旦發(fā)現(xiàn)非正常運轉(zhuǎn)的跡象，就應(yīng)該馬上去解決。

4 結(jié)束語

綜上所述，大型汽輪發(fā)電機對我國各項事業(yè)的建設(shè)具有十分重要的作用，我們應(yīng)該保證其正常運行。在實際工作中會出現(xiàn)一些非正常運行，影響到發(fā)電機的正常工作，所以我們應(yīng)該采取措施才保證發(fā)電機的正常運行。

參考文獻(xiàn)

[1]梁秀珍，王世英.300MW等級引進(jìn)型汽輪發(fā)電機組非正常工況下的運行[J].汽輪機技術(shù)，2012，13（2）.