（国家电投集团珠海横琴热电有限公司 519000）
摘要：本文对轴电压在线监测装置的技术基础进行分析，并以GE9FA燃机发电机为例，阐述监测设备的应用内容与方法，包括运行监测、故障监测、报警处理等方面。力求通过本文研究，使轴电压、轴电流的异常情况得到有效处理，确保发电机稳健安全的运行。
关键词：GE9FA燃机设备；发电机；在线监测原理
引言：在发电机设备运行中轴会产生电压，如若未及时有效处理便会愈演愈烈，当轴电压达到某一数值后便会击穿轴与轴承间的油膜且放电，致使轴承表面出现凹点不再平滑，最终导致加速机械受损，甚至使轴瓦彻底损毁。对此，电站检修人员应对轴电压加强重视，并利用在线监测装置对其进行有效监护。
1轴电压在线监测装置技术基础
以GE9FA燃机发电机为例，该设备通过MARK6控制系统进行在线监测，可对电压值进行实时监测，并在出现故障或异常时发出报警信号。该发电机为双通道，静态励磁系统，利用GE轴电压监测装置，该装置在驱动轴上设置了四个碳刷，可对接地电阻两侧电压进行测量，获得接地电流信息，如若该数值超过标准值，意味着轴承油膜有被击穿的可能，轴电流值随之提升，装置发出报警信号，为检查人员及时确定故障并处理提供便利。
1.1电压监测器
轴电压选取两个端子与GE控制系统中的监测卡件相连，每当轴电压值大于5V时，报警回路便会产生一个脉冲，脉冲宽度为0.014s，采用RC积分器将全部脉冲累计起来，起到抑制噪声的作用，一些频率小于15Hz的噪声将被筛除；当积分电容两侧电压大于既定值时，电压继电器便会发出警报。可见，可从轴电压大于5V时开始直至发出报警信号过程中存在很小的延时，且延时长短与轴电压信号频率相关。总体来看，当满足以下条件时，报警信号会发出：一是信号为频率超过15HZ的直流脉冲信号；二是信号为交流信号，报警频率在8到15HZ之间，电压监视回路将在信号频率为15HZ到1MHZ之间时启动[1]。
1.2电流监测器
该监测器的信号为接地电阻中的电压，在受到电压信号后，内部软件立即计算该数值与接地电阻值的商，由此得出轴电流值。当该数值大于标准值时便会使报警启动。轴电流数值设置可依靠MARK6软件来完成，该监测器型号为DEVICE TAG，信号名称为svcurac。
2轴电压在线监测装置的现实应用
2.1运行监测
在系统开启方面，技术人员在系统开启时应对警报情况进行高度重视，并及时采取措施解决；在系统运行中，常规运行状态下只需监测单一参数即可，用于发掘是否有超极限报警情况出现；在机器运行中，如若轴电压监测仪已经开启，当轴电压大于事先设定值时，监测设备便会发出警报。当轴电压在2V左右时，Mark VI便会发出报警信号，意味着接地电刷与转轴间的阻值增加。根据大量试验表明，当此类报警发出时，异常现象会迅速恶化，并马上升高到警戒值；在系统停机方面，该系统常规关系阶段无需人为操作，只需对单一系统数值进行监测即可，用于发现是否存在超出警戒值的情况；在轴电压监测方面，当机组为运行状态时，每日要对轴电压进行在线监测。主要流程为：首先，在主界面中点击“轴电压”按钮，开启感应器试验，对电刷的运行频率与状态进行分析，如若显示处于“非正常”状态，则应进一步开始检验；然后，开展报警试验，对轴电压、轴电流值进行计算；最后确定新的报警，通过开展试验发现控制系统中回路连续性已经受损，如若未及时解决容易使轴承受到永久损伤[2]。
2.2故障监测
在电刷故障监测中，为确保轴电压与电流的数值更加准确，应确保发电机气、励端碳刷与轴能够可靠接触。采用装置中的自动检测回路可达到以上检测结果。在励端测量碳刷故障方面，如若电刷与轴没有可靠接触，则测量的轴电压数值为0，此时轴电流仍会经过气端碳刷，原本经过励端变送器的电流将变为流过高阻的励端绝缘。对于气端碳刷不接轴故障来说，如若碳刷与轴接触，则轴电流会降低到0，主要因测量回路不是闭合状态。此时无需对轴电压的实际值进行检测，因气端未接地，则源于汽轮机侧电荷可能导致轴电压值提升。在故障监测功能测试中，针对气端接地碳刷故障情况，断开碳刷接线后，该装置的轴电压为19.26V，轴电流为0.03A，气端接地故障发出报警。当气端碳刷运行状态正常时，对电路投入情况进行检测，则轴电压为19.20V，轴电流为0.18A，接地故障报警未发出，没有报警信号。当励端碳刷故障时，在常规检测状态下，将碳刷接线断开，装置轴电压降落，此时轴电压为0.36V，接地故障报警曝出。根据上述试验表明，该监测装置能够准确记录发电机中轴电压、电流情况，测试动作准确，数值正确。当参数超过警戒值时会立即发出警报，确保发电机稳健运行。
2.3报警处理
在报警状态下，技术人员应对系统内部各项参数进行检查，并预估其他系统状态与报警概率。针对不同报警原因采取相应的解决措施，主要为轴电压或电流过高、误报警等等，具体处理措施如下。
（1）轴电压过高。在报警响起后，技术人员应对系统内部参数信息进行细致检查，如若轴电压值超过警戒值，说明接地电刷运行状态不佳，主要因发电机转轴与电刷间的阻值过高所致。对此，可采用以下方式处理：一是轻压电流电刷，如若报警灯熄灭，意味着电刷或者转轴受灰尘影响发生故障，应严格按照GEK98086A规则进行电刷维护；二是对接地电刷组件与发电机端盖的接地连接情况进行检验，采用示波器在刷握支架的位置进行信号监测，可点击“确认与复位”按键进行清零复位，最后核实报警问题是否得到有效解决。
（2）轴电流过高。该报警的发生意味着发电设备的集电器端轴承密封与绝缘处存在异常情况。如若轴承绝缘失效，强大的电流会进入到集电器轴承中，经过接地刷传入地面。如若电阻值过低，则会对轴承带来极大损坏。对此，可点击“确认与复位”按键；如若警报仍然未关闭，应对集电器轴承与密封等处进行检验，判断绝缘性是否良好；然后，利用安培表对经过分流器进入地面的电流进行分析，与监视器的电流值对比，如若数值较低，则监视器信号指示较高，此时应检验电磁干扰情况；如若表的数值较高，则要对集电器密封处进行检验，再判断油板缝隙与地面之间是否具备短路隐患；最后，对燃气轮机控制柜的线路连接情况进行检查，可能因电流与电压线接反所致；还可通过替换控制柜中电路板的方式解决此类问题[3]。
（3）误报警。当接地电刷组件与监视器间出现电磁干扰时，也可能出现报警。为了消除电磁干扰情况，可从监视设备中将电刷装置拆卸下来。在监视装置中，对电压与电流信号端子进行跨接，如若带有报警信号，则需要进行深入检查；如若不是，则可能监视设备出现故障。对此，可将监视器重连一下，拆开碳刷装置中的引脚连接器，将电压与电流信号连机器的引脚跨接，此时再检验电缆中的电磁干扰情况，最后将电刷装置与监视设备相连即可。
结论：综上所述，在发电机运行阶段，受该设备自身结构与制造工艺影响，轴电压情况在所难免，但如若未能及时有效的处理，很容易使油膜被击穿，造成严重的后果和损失。对此，应将轴电压在线监测系统引入其中，减少发电机转子轴与联轴器产生的危害，当轴电压或电流值超过警戒值时立即响起警报，由技术人员定期检修维护，为发电机稳健可靠运行提供切实保护。
参考文献：
[1]王明锐.汽轮机及主要辅机在线监测诊断系统研究与应用[D].天津大学,2019.
[2]宋顺利.排气分散度保护原理及异常处置——以GE9FA燃机为例[J].工业技术创新,2019,006(006):52-56.
[3]俞立凡,赵永珍.9F机组发电机轴电压的危害及监测系统[J].发电设备,2020(06):519-523.