鄭州燃?xì)獍l(fā)電公司 趙剛 王帥

西門子THDF108型燃機(jī)發(fā)電機(jī)軸電流異常升高分析

鄭州燃?xì)獍l(fā)電公司 趙剛 王帥

發(fā)電機(jī)軸電流作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的一項(xiàng)重要監(jiān)視指標(biāo)，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、軸瓦絕緣狀態(tài)有重要的參考。通過(guò)多次試驗(yàn)，依托收集的數(shù)據(jù)資料，最終成功解決本次重大缺陷，本文簡(jiǎn)述了軸電流故障產(chǎn)生的原因及處理，為國(guó)內(nèi)其他該機(jī)組該問(wèn)題的處理提供經(jīng)驗(yàn)。

燃機(jī)；發(fā)電機(jī)軸電流；運(yùn)行狀態(tài)

1 引言

鄭州燃機(jī)安裝兩臺(tái)西門子SGT-4000F燃機(jī)，配套發(fā)電機(jī)為西門子THDF108、58型燃機(jī)發(fā)電機(jī)，2007年投產(chǎn)以來(lái)多次發(fā)生發(fā)電機(jī)軸電流異常升高現(xiàn)象。

發(fā)電機(jī)軸電流作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的一項(xiàng)重要監(jiān)視指標(biāo)，對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、軸瓦絕緣狀態(tài)有重要的參考。通過(guò)多年來(lái)與上海電氣、西門子專家的多次交流，依托積累的數(shù)據(jù)資料，最終成功解決本次重大缺陷。

2 故障現(xiàn)象分析

2.1 故障簡(jiǎn)介

2017年5月4日，#2機(jī)組啟動(dòng)后，#2發(fā)電機(jī)軸電流異常升高，最大值2.8A，軸電流高2值報(bào)警，軸電壓為0.5至0.8V之間，西門子設(shè)計(jì)要求正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)軸電流應(yīng)該小于0.3A。

我公司采用燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)共帶一個(gè)發(fā)電機(jī)的布置方式，其軸系布置見(jiàn)圖1。

2.2 故障原因查找

機(jī)組停運(yùn)后，拆開(kāi)發(fā)電機(jī)兩側(cè)小端蓋，檢查L(zhǎng)3、L4瓦軸瓦、瓦枕、密封瓦情況，發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題并處理：

a、發(fā)現(xiàn)勵(lì)側(cè)瓦枕與發(fā)電機(jī)本體間有一金屬絲短接[1]；

b、發(fā)現(xiàn)燃機(jī)側(cè)密封瓦未接線，瓦枕接線錯(cuò)誤；

c、兩側(cè)軸瓦瓦震探頭金屬穿線管與發(fā)電機(jī)本體接觸，造成軸瓦對(duì)地絕緣無(wú)法測(cè)量。

將以上問(wèn)題處理后，L3、L4瓦絕緣恢復(fù)正常。數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2.2.2 短軸和集電環(huán)軸絕緣

軸瓦絕緣處理正常后，軸電流仍然存在，進(jìn)一步檢查：取下L5處碳刷后，L3處軸電流表計(jì)顯示為0A；4瓦處大軸對(duì)地電壓0.99V，5瓦處大軸對(duì)地電壓0.99V，4瓦處和5瓦處之間電壓0V，電阻為0Ω，通過(guò)示波器檢查，L3、L5處軸電流波形具有一致性。

其中，k∈[0,3]，i∈[1,Q]，Q=NSmax。因此，Q=2π/θ。另外，參數(shù)為兩個(gè)在[0,1]之間的隨機(jī)變量。當(dāng)排除了以上4種充電失敗情況發(fā)生的概率后，可推得基于波束成形的一對(duì)一無(wú)線充電成功的概率為：

結(jié)論：a、短路點(diǎn)位于發(fā)電機(jī)外部；b、短軸和集電環(huán)軸兩側(cè)存在金屬接觸；大地-L3接地碳刷-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸-發(fā)電機(jī)短軸-L5接地碳刷-大地共同構(gòu)成導(dǎo)通回路，形成軸電流。經(jīng)研究決定解體檢修，對(duì)短軸和集電環(huán)軸的絕緣做進(jìn)一步的檢查并修復(fù)。

圖1 軸系布置圖

表1 軸瓦絕緣數(shù)據(jù)

2.2.3 勵(lì)磁短軸解體檢查

a、在短軸拆卸之前，查閱西門子圖紙：該對(duì)輪為止口配合，螺栓連接。對(duì)輪端面軸向接觸處由絕緣墊片隔離開(kāi)；在止口配合徑向區(qū)域處由絕緣環(huán)隔離開(kāi)；螺栓連接處由絕緣套管及螺栓端面絕緣墊片隔離開(kāi)。對(duì)輪連接后凸臺(tái)與凹槽軸向端面金屬區(qū)域未直接接觸，呈中空部位，即空氣隔離[2]。測(cè)量了三個(gè)位置的跳動(dòng)，如圖2所示，跳動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

圖2 跳動(dòng)測(cè)量點(diǎn)示意圖

表2 短軸拆開(kāi)前的軸跳動(dòng)數(shù)據(jù) 單位：0.01mm

b、第一輪跳動(dòng)測(cè)量完成之后，短軸和集電環(huán)軸的聯(lián)軸器采用木塊支撐，同時(shí)將聚四氟乙烯絕緣材料插入短軸和L5軸瓦之間，避免測(cè)試時(shí)測(cè)試電流經(jīng)L5瓦接地。使用萬(wàn)用表和兆歐表在500 VAC電壓測(cè)量短軸和集電環(huán)軸之間的絕緣電阻，結(jié)果都顯示為0 Ω。聯(lián)軸器螺栓依次拆卸，每拆卸一個(gè)螺栓后，萬(wàn)用表和兆歐表都測(cè)量一次短軸和集電環(huán)軸之間的絕緣電阻，結(jié)果顯示都為0 Ω。

c、解體后在勵(lì)磁短軸端部止口臺(tái)階處發(fā)現(xiàn)直徑3mm，高度2mm金屬屑，后經(jīng)深度檢查、清理，還發(fā)現(xiàn)很多金屬屑?xì)埩粼诩姯h(huán)端面的螺紋孔中，此螺紋孔是用于集電環(huán)加工時(shí)車床萬(wàn)向節(jié)連接（見(jiàn)圖3）。

d、所有絕緣部件，包括連接螺栓的絕緣套筒，絕緣墊片，Nomax墊片，兩軸端之間的兩個(gè)絕緣環(huán)，經(jīng)視覺(jué)檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變顏色，變形，磨損，油污，或爬電損壞等情況。金屬部件如連接螺栓，銷子情況良好。

結(jié)論：短軸和集電環(huán)軸之間止口以內(nèi)的端面沒(méi)有絕緣材料。兩個(gè)端面的間隙為2mm(公稱尺寸)。在集電環(huán)止口發(fā)現(xiàn)的金屬屑尺寸直徑大約3mm，大于此間隙。如果運(yùn)行時(shí)金屬屑停留在此間隙當(dāng)中，它會(huì)導(dǎo)致短軸和集電環(huán)軸之間的電氣連接，然后，大地-汽端接地碳刷-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸-集電環(huán)軸-金屬屑-短軸-短軸上的接地碳刷-大地形成一個(gè)電路回路，產(chǎn)生軸電流。

圖3 在螺紋小孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)的其他金屬屑

2.3 檢查處理勵(lì)磁短軸絕緣

基于拆除過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和根本分析，在確認(rèn)故障原因后，對(duì)勵(lì)磁短軸進(jìn)行了重點(diǎn)檢查和處理。

2.4 短軸回裝過(guò)程驗(yàn)證

所有部件回裝之后，測(cè)量短軸和集電環(huán)軸之間絕緣電阻滿足規(guī)范要求，測(cè)量軸的各個(gè)位置的跳動(dòng)，小于或保持檢修前水平。

2.5 勵(lì)磁短軸對(duì)輪螺栓回裝期間分步測(cè)量絕緣記錄，結(jié)果均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 機(jī)組啟動(dòng)后驗(yàn)證

6月份，#2機(jī)組啟動(dòng)進(jìn)入聯(lián)合循環(huán)后，軸電流為0A，軸電壓為1.96V，機(jī)組正常運(yùn)行，軸電流異常升高缺陷得以徹底解決。

3 結(jié)束語(yǔ)

軸電流的存在，對(duì)發(fā)電機(jī)軸瓦使用壽命具有較大的破壞性，分析軸電流異常的原因，采取預(yù)防措施、加強(qiáng)監(jiān)視和維護(hù)，保證軸承座與支架的絕緣，從而從根本上解決軸電流的危害，為機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保證。

該故障的成功解決為該類型機(jī)組的其他單位提供了必要的參考。

[1]siemens發(fā)電機(jī)操作和維護(hù)手冊(cè)．2005．

[2]Multifunction Generator Motor and Transformer Protection Relay 7UM62 V4．12005．