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發電機的轉子故障問題研究

 

能源產業作為支柱產業,在國民經濟發展中舉足輕重,電力作為現代能源體系的主體,是能源行業乃至其他行業的樞紐。電力工業作為國民經濟可持續發展的先行工業發展迅速,許多大型機組陸續投入運行。目前,單機容量為600兆瓦的發電機組已經成為發電領域中的主力機組,而單機容量為1000兆瓦的發電機組正在迅速成為新的主力發電機組。截止2015年底,全國發電裝機容量15.1億千瓦,供應能力充足,非化石能源發展迅速,發電裝機比重提高到35.0%。火電發電量負增長、利用小時降至4329小時。電力供應結構持續優化,電力消費增長減速換檔、結構不斷調整,電力供需形勢由偏緊轉為寬松。


雖然單機容量600MW或單機容量1000MW等級的發電機組運行中具有負荷能力更強、發電效率更高的優勢,但同時也給電網的負荷預控提出了更高的要求,并增加了運行中的風險。運行中的大型發電機一旦發生故障,特別是惡性事故,將對整個電力系統的安全和可靠供電造成威脅,給電力系統和社會經濟帶來巨大的經濟損失,并造成惡劣的社會影響。


目前,我國仍有較多地區存在供電緊張及嚴重缺電現象,使得許多電廠設備長期處于超負荷運行狀態,設備的安全性也隨之下降,為使能電廠設備正常運行,主要應控制事故和異常的發生率,減少非計劃停機的次數,使機組能夠安全、經濟、可靠地運行,發揮出較大的經濟效益。及時發現和排除故障,可以減少和避免事故的發生。


由于發電機實際運行中存在機電耦合作用和加工制造工藝不良,使得轉子經常發生一點接地、匝間短路、熱彎曲、碰摩、軸承軸向振動、軸承動態剛度惡化、發電機轉子不平衡等故障,對發電機的正常安全運行造成極大危害。運行中的大型發電機轉子由于處于高速旋轉狀態,承受著很大的機械應力和熱負荷。同時還受到巨大的電磁力作用,所以對轉子部分的故障檢測就顯得尤為重要。


轉子故障既是一個老問題,也是一個新問題。說它是一個老問題,是因為伴隨著發電機的誕生,轉子故障就隨之產生了,因此,它可以說是歷史悠久。說它是一個新問題,是因為在轉子故障分析診斷領域中,現有的一些分析診斷方法還存在著明顯的不足,還有不少技術難題有待解決。由于以前機組的容量、負荷等都不大,生產工藝方面也比較成熟,轉子方面的故障比較少,人們對其故障分析診斷技術的研究還沒有加以足夠的重視,加上轉子運行在高速旋轉的狀態下,受到多種復雜因素的影響,對它進行故障分析的手段十分有限,客觀上也限制了轉子故障分析診斷技術的發展。因此,發電機轉子故障分析診斷技術一直處于一種非理論化、非系統的零散、落后的狀態。當現代大容量發電機的轉子故障頻繁發生時,傳統的轉子故障分析診斷技術往往因無法勝任,而處于一種比較尷尬的境地。從近幾年的情況來看,這個問題表現得尤為突出。




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