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      發(fā)電機(jī)軸電流對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響及對(duì)策研究

      2013-12-24 07:37:26譚世海石勝平熊雋迪
      關(guān)鍵詞:軸承座油膜發(fā)電機(jī)組

      譚世海,石勝平,熊雋迪

      (1.重慶電力高等??茖W(xué)校,重慶400053;2.重慶市酉陽(yáng)供電有限責(zé)任公司,重慶酉陽(yáng)408000)

      0 引言

      重慶某自備發(fā)電廠在發(fā)電初期,1#、2#發(fā)電機(jī)(型號(hào) QF-25-2,額定容量 25000kW,額定電壓6.3kV,額定電流2860A,額定轉(zhuǎn)速3000r/min)的3#、4#、5#軸承出現(xiàn)多次不同程度的因發(fā)電機(jī)軸承承受軸電壓引起的軸電流而燒損,特別是2#發(fā)電機(jī)3#、4#、5#軸承損壞特別嚴(yán)重而引起了發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)、溫度超標(biāo),從而導(dǎo)致被迫停機(jī)檢修。

      1 軸電壓產(chǎn)生的原因[1-6]

      發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中不可避免地會(huì)產(chǎn)生軸電壓,主要有以下四個(gè)方面原因:

      (1)轉(zhuǎn)軸磁化而產(chǎn)生的單極電壓。

      (2)發(fā)電機(jī)鐵芯不均衡疊壓而引起不對(duì)稱電壓。

      (3)汽輪機(jī)內(nèi)部水滴撞擊引起的在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上聚集的靜電荷所產(chǎn)生的靜電電壓。

      (4)勵(lì)磁系統(tǒng)阻抗耦合產(chǎn)生的電壓。

      根據(jù)QF-25-2型發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行規(guī)程可知,25MW汽輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的軸電壓 <4V時(shí),發(fā)電機(jī)組為正常狀態(tài)。

      2 軸電流產(chǎn)生的原因[7-15]

      發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行中軸電壓的產(chǎn)生是不可避免,但在規(guī)程允許范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生軸電流,因此產(chǎn)生軸電流可能有以下兩種情況:

      (1)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)絕緣的軸承座絕緣損壞;應(yīng)絕緣的軸承座有導(dǎo)體與地接觸,軸承座的絕緣受潮、臟污;應(yīng)絕緣的軸承座油管絕緣因各種原因損壞,導(dǎo)致軸電壓產(chǎn)生軸電流I1。

      (2)接地碳刷上由于各種原因使觸膜電阻增大,軸電壓也隨之提高,當(dāng)高于底板接地點(diǎn)電位時(shí),導(dǎo)致軸承內(nèi)部產(chǎn)生軸電流I2。

      軸電流如圖1所示(以汽輪發(fā)電機(jī)為例)。

      圖1 汽輪發(fā)電機(jī)軸電流示意圖

      3 軸電流對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響

      一般情況下,軸電壓高于幾伏時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸電流,但有時(shí)在1±0.2V低電壓時(shí)也可能產(chǎn)生軸電流,這是因?yàn)榛芈冯娮韬苄?,軸電流數(shù)值可達(dá)數(shù)百安,引起軸承電弧,軸承的巴氏合金材料因電弧失去維持正常油膜的能力,以致軸瓦上出現(xiàn)凹凸不平的芝麻狀小點(diǎn),也就是常說(shuō)的電腐蝕,由于發(fā)電機(jī)是在運(yùn)行中,電腐蝕的累計(jì)作用,惡性循環(huán),軸電流會(huì)很快燒壞油膜和軸承表面,甚至熔化軸瓦和軸套,造成發(fā)電機(jī)的停運(yùn)。

      4 運(yùn)行規(guī)程對(duì)發(fā)電機(jī)軸承絕緣和軸電壓的要求

      發(fā)電機(jī)在交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定:測(cè)軸承座的絕緣電阻用1000V兆歐表,絕緣電阻值大于0.5MΩ,并且是在油管接好后。對(duì)軸電壓的要求是,軸承油膜被短接時(shí),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端軸上的電壓一般應(yīng)等于軸承與機(jī)座間的電壓,汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)地軸電壓一般應(yīng)小于12V。

      5 軸電壓及油膜壓降的測(cè)量方法

      5.1 軸電壓測(cè)量

      測(cè)量前應(yīng)將軸上原有的接地碳刷提起,發(fā)電機(jī)兩側(cè)軸與軸承用銅刷短路,用高內(nèi)阻(大于100kΩ/V)交流電壓表測(cè)量發(fā)電機(jī)軸的電壓U1,然后將發(fā)電機(jī)軸承與軸經(jīng)銅刷短路,消除油膜壓降,在勵(lì)磁機(jī)側(cè),測(cè)量軸承座與地之間的電壓U2。測(cè)量接線如圖2所示。

      圖2 軸電壓測(cè)量接線示意圖

      應(yīng)在四種運(yùn)行工況下進(jìn)行測(cè)量:

      (1)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速(無(wú)勵(lì)磁)

      (2)空載額定電壓;

      (3)短路額定電流(發(fā)電機(jī)在做短路試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行);

      (4)發(fā)電機(jī)分別帶1/2負(fù)載和額定負(fù)載等二種負(fù)荷狀態(tài)下測(cè)量。

      試驗(yàn)結(jié)果的判斷:

      (1)當(dāng)U1≈U2,絕緣墊絕緣良好;

      (2)當(dāng)U1>U2(U2低于U1的10%),絕緣墊絕緣不良;

      (3)當(dāng)U1<U2,測(cè)量不準(zhǔn)確,檢查測(cè)量方法。

      5.2 油膜壓降的測(cè)量

      測(cè)量接線如圖3所示。

      試驗(yàn)結(jié)果判斷:

      汽輪機(jī)側(cè)油膜壓降ΔU=U1-U3;

      勵(lì)磁機(jī)側(cè)油膜壓降ΔU=U1-U4。

      當(dāng)油膜壓降較高時(shí),對(duì)地絕緣的軸承應(yīng)做好軸承的絕緣維護(hù),防止絕緣的擊穿,出現(xiàn)軸電流,損壞軸承。

      6 軸承絕緣電阻的測(cè)量方法

      發(fā)電機(jī)軸承絕緣的測(cè)量由于它的特殊性,只能在軸承檢修的過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量分兩步進(jìn)行:

      圖3 油膜壓降測(cè)量接線示意圖

      第一步:軸承座絕緣的測(cè)量;

      第二步:上好進(jìn)、出油管后的測(cè)量。

      在測(cè)量時(shí)必須吊起轉(zhuǎn)軸,取出軸承的下瓦方能測(cè)量。

      7 防止軸電流損壞軸瓦的具體措施

      (1)改造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的接地電刷,由原來(lái)的二個(gè)增加到四個(gè),用專用的銅線(大于10mm2)作為接地線,接觸部位搪錫。

      (2)定期對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸接地電刷部位清潔,以降低觸膜電阻,保證轉(zhuǎn)軸接地點(diǎn)的零電位。

      (3)定期對(duì)4#、5#軸承座絕緣,油管絕緣部位進(jìn)行清潔,保證其絕緣良好。

      (4)定期測(cè)量運(yùn)行中的軸電壓,判斷其4#、5#軸承的絕緣情況。

      (5)4#、5#軸承檢修后,要保證軸承絕緣合格。

      8 結(jié)語(yǔ)

      通過(guò)防止軸電流損壞軸瓦的具體措施,該自備電廠改造發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的接地電刷,由原來(lái)的二個(gè)增加到四個(gè),用專用的銅線(大于10mm2)作為接地線,接觸部位經(jīng)過(guò)搪錫處理后,再未發(fā)生軸電流燒壞軸承的情況,加上定期的清潔和定期測(cè)量,該自備電廠改造后的發(fā)電機(jī)運(yùn)作正常,證明該方法切實(shí)有效。

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