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摘要：在汽轮发电机正常运行期间，发电机大轴上会伴随轴电压的产生。如果对轴电压的抑制和防护措施不当，若轴承与转轴间油膜承担电压过高，一旦在转轴、轴承、机座等部件形成回路，就会产生轴电流，较大的轴电流会对转轴、轴承造成严重的损害，危及机组安全稳定运行。基于此，本篇文章对汽轮发电机轴电压分布异常原因分析及处理进行研究，以供参考。
关键词：汽轮发电机；轴电压；电压分布；异常原因
引言
汽轮发电机轴电压分布异常后对大轴、轴瓦、润滑油产生持续性的负面影响，严重时会损伤轴系及轴瓦本体，影响机组安全稳定运行。
一、汽轮发电机组
汽轮发电机组是化石燃料电厂关键旋转机械设备，其能否安全稳定运行直接关系到电厂的经济效益和社会影响。然而，由于设备在设计生产、安装检修和运行操作方面存在的缺陷或瑕疵，会造成实际机组运行中出现一些故障。这些故障轻则可能造成机组保护动作、引发非计划停机，重则可能造成设备部件损坏，甚至导致灾难性的毁机事故。
二、问题描述
2019年6月，某电厂2号机在执行汽轮发电机定期检查时发现大轴与11号轴承座电压（U2）、11号轴承座对地电压（U3）分布异常。测量数据记录如表1：
表1 发电机轴电压测量数据
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三、原因分析及处理
从表一数据可知，11号轴承座轴电压分布异常，发电机大轴上的电压几乎全部加在了11号轴瓦和转轴之间的油膜上。如若该电压升高，轴电流会随之升高，会加速润滑油的老化、加剧轴承机械磨损，损坏轴承表面及轴承合金。
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图111号轴承结构示意图
（一）原因分析
在环流损耗分析中通常采用漏感电势法进行计算，本文对股间电压所进行的分析也基于漏感电势法，从漏磁感应的角度进行电压分析计算。线圈所交链的漏磁通常有槽内横向漏磁通、端部横向自感漏磁通、端部互感漏磁通以及各部分的径向漏磁通。为了便于分析，考虑主要影响因素并不至于产生较大误差，对计算模型及分析过程作如下简化假定：
（1）考虑到整个线棒的空心股线数较少，对整体尺寸影响较小，为了程式化计算，用实心股线代替空心股线；
（2）分析汽轮机出力、热力参数和轴向位移等出现明显变化前后277MW工况的数据，并通过热力计算发现：（1）给水流量增加11.99t/h，相对增加1.44%；（2）高压缸效率下降1.73个百分点，中压缸效率增加0.48个百分点；（3）主汽门至8段抽汽级组特征通流面积相对下降13.31%。
（3）为了分析方便，将胶化线棒的高度进行归一化处理，设定为1个单位；
（4）分析模型为一根上层线棒，而同槽中的下层线棒与之同相，这种情况是股间漏磁积累最大、股间电压最大的一种情况。
（二）故障原因分析及经验教训
由于基建时高压缸电端两侧安装的定位横销与设计不符，导致2块横销在机组运行过程中脱落，高压缸外缸缺少限位，外缸向电机侧移动，外缸推动內缸于4月13日与高压转子产生轴向动静碰摩，造成通流部件损伤及特征面积减小，致使汽轮机出力、热力参数和轴向位移突变，以及转子出现振动突升、突降的冲击振动特征。负荷继续增加后，作用在转子上的轴向推力增大，使得转子轴向位移和推力瓦温增大。对此，除加强基建安装质量管控、严格按照设计图纸及安装工艺要求施工外，建议该型机组加装高压缸绝对膨胀测点。机组停运后，在缸温降至常温条件下，宜对高、中压缸外引值进行测量对比，防止缸体移位及汽轮机动静间隙异常情况发生。
（三）处理过程
（1）清理轴承座周边油污，重新进行轴电压测量，轴电压分布异常情况未改变。
（2）检查三个仪表探头及引线回路，探头引线保护层为金属材质，穿过内衬同为金属材质的蛇皮管引入就地转接盒。检查发现瓦温探头底座和固定螺栓直接与轴承座连通，且其引线与蛇皮管内衬相接触，通过蛇皮管端部金属格兰头与就地转接盒接地。
（3）机组运行期间稳定负荷下关闭单侧高压主汽门及调门、保持另一侧阀门全开的试验结果表明，不同的阀门关闭工况，流量、主蒸汽压力等参数均无明显差异，可以排除主汽门及调门门芯脱落的可能。引起级组特征通流面积减小的其他可能原因只能等机组停机后检查确认。
（4）随后，电厂决定在未揭缸条件下扩大检查范围，包括高压缸两端汽封外端间隙测量，1、2号轴承外油挡间隙检查，高压缸外引值核查，高压缸横销、猫爪垫片检查。
（5）停机期间对11号轴承进行解体检查，移除上半轴承座和轴承，测量下半轴承座对地绝缘为零，说明进回油管路法兰螺栓、轴承座定位销及固定螺栓、轴承座底部绝缘板绝缘失效。
（6）将下半轴承座吊起，移除底部绝缘板，检查发现轴承座和基础台板之间、绝缘板表面存在较多油污，如图五所示。对其清洁后回装轴承座与绝缘板，测量轴承座对地绝缘>550MΩ。
（7）回装轴承座定位销和固定螺栓，测量轴承座对地绝缘良好。
四、汽轮发电机改进建议
（一）提高汽轮发电机冷却系统节水技术水平的措施
提高汽轮发电机冷却系统节水技术水平可以通过将冷水机组引入到汽轮发电机冷却系统当中，使汽轮发电机冷却系统形成一个闭路循环运行的系统，从而达到在提高汽轮发电机冷却系统节水技术水平的同时降低汽轮发电机冷却系统的运行经济成本，提高汽轮发电机冷却系统运行的安全性。而且相关人员要加强节水意识，在日常工作中避免过度浪费水资源，也可以引进一些先进的机器设备，提高汽轮发电机节水效率。除此之外，企业对于相关人员的技术培训、考核也是必不可少的，定期或不定期地对相关人员进行技术培训及考核在有利于对相关人员技术水平有一个全面的掌握之外，还能够督促相关人员提高自身的技术水平。
（二）汽封间隙调整质量控制
机组汽封分为流通部分汽封、隔板汽封和前后汽封。汽封的安装质量主要体现在间隙调整质量上。一般情况下利用间隙测量的方法来对汽封间隙进行相应的调整。使用塞尺先从汽封环顶部测量轴向流通间隙，再用塞尺在其左右两边测量径向流通间隙。测量顶部和底部位置时，可使用压铅丝的方式开展测量工作。但为避免汽封环受损坏及铅丝被压断遗留于设备中，在安装过程中，滇中有色采用压白色医用胶布的方式开展测量工作。因汽缸体积较大且刚性较弱，在对其汽封径向间隙选择时，应对在正常工作状态下汽缸可能出现的下沉量进行充分考虑。在对汽缸的下沉量进行测量时，应先将所有隔板下半部就位，之后再预扣上半汽缸盖。通过转子将各叶片顶部和围带的真实间隙值测量得出后，再将隔板的上半部分就位。针对叶片顶部和围带之间的间隙再测量一次，两次测量数据的差值与设计值之和为汽封间隙的最终值。
（三）定期检查
应定期检查轴承座电压分布，及早发现异常，避免轴电压分布异常，致使油膜承受过高电压。
结束语
综上所诉，汽轮发电机轴电压分布异常后对大轴、轴瓦、润滑油产生持续性的负面影响，严重时会损伤轴系及轴瓦本体，影响机组安全稳定运行。本文通过对该电厂汽轮发电机轴电压分布异常情况进行分析，梳理问题处理过程，逐项排查，最终找到问题所在并合理解决，为同行电厂在发电机轴承安装、运行和维护时提供参考。
参考文献
[1]韩金华.发电机运行中轴电压测试技术误区及改进方法[J].大电机技术,2019(05):32-36.
[2]金媛媛,刘灵君.汽轮发电机轴电压分析与安全运行[J].电机技术,2019(04):20-23+28.
[3]冉毅.大型汽轮发电机轴电压控制技术研究[D].西南交通大学,2019.
[4]王勇.火力发电厂汽轮发电机组调试中典型问题[J].南方农机,2018,49(20):81.
[5]顾涛.基于发电机轴电压的测量与保护分析[J].新型工业化,2018,8(09):50-53.