CN108872853A - 一种大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，包括按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，执行以下诊断阶段：第一阶段，在机组运行时检查第一类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，如果定位到故障原因且进行相应的处理后转子振动高的故障得到解决，则不再执行其他诊断阶段；第二阶段，在机组运行时检查第二类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；第三阶段，在机组停机时检查第三类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，以及对之前的诊断阶段定位到的故障原因进行进一步确认，并基于最终定位的所有故障原因进行相应的处理。本发明可有效避免不必要的停机检修，以及由于检修不完善导致的重复启停机检修。

Description

一种大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法。

背景技术

随着经济的发展，对电力需求越来越多，发电机的总装机容量也越来越大；随着技术不断进步，发电机的单机容量也越来越大。大容量的发电机具有发电效率高、节能、环保等诸多优点；但新技术应用也给电厂的安全、经济运行带来新的挑战，大型发电机一旦因故障停机，将给发电企业造成巨大的经济损失，也给电网的负荷预控提出了更高的要求。

因大型汽轮发电机转子振动高导致的非计划停机事件时有发生，转子振动高故障发生后，因检查、分析、判断及处理流程安排不合理，将导致反复启停机检修，给发电企业造成重大的经济损失，甚至影响到地区供电安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述对振动高故障处理的不合理的缺陷，提供一种大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，包括按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，执行以下多个诊断阶段：

第一阶段，在机组运行时检查第一类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，如果定位到故障原因且进行相应的处理后转子振动高的故障得到解决，则不再执行其他的诊断阶段；

第二阶段，在机组运行时检查第二类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第三阶段，在机组停机时检查第三类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，以及对之前的诊断阶段定位到的故障原因进行进一步确认，并基于最终定位的所有的故障原因进行相应的处理。

其中，第一类故障原因为在机组正常运行状况下能定位且能处理的故障原因；第二类故障原因为在机组的各种运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第三类故障原因为需要停机才能定位的故障原因。

在本发明所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法中，所述第二类故障原因包括第一子类故障原因、第二子类故障原因、第三子类故障原因，所述第二阶段包括以下子阶段：

第一子阶段，在机组正常运行时检查第一子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第二子阶段，在机组正常运行时通过功率优化检查第二子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第三子阶段，在机组空转运行时检查第三子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

其中，第一子类故障原因为在机组正常运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第二子类故障原因为在机组正常运行状况下需要对电机进行相应的调节才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第三子类故障原因为机组空转运行时才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因。

在本发明所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法中，所述第一阶段具体包括：

在机组正常运行时，执行以下三项检查：

检查发电机转子励磁电流、转速是否超过稳定范围，如是，则判断因滑极导致振动高，通过发电机功率的调节以消除振动高信号；

检查振动监测回路和监测装置是否故障而导致的误报振动高信号，如是，则对振动监测回路和监测装置进行相应处理以消除振动高信号；

检查密封油、润滑油油压是否正常，如是，则判断由于油压异常导致振动高，对密封油、润滑油油压进行处理以消除振动高信号；

如果通过检查项目定位到故障原因，且进行处理后转子振动高的故障得到解决，则不再执行其他的诊断阶段，否则继续执行后续诊断阶段。

在本发明所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法中，所述第一阶段与所述第一子阶段同时执行。

在本发明所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法中，所述第一子阶段包括：

在机组正常运行时，执行以下四项检查：

检查轴瓦温度，如果轴瓦温度高，则判断因轴瓦故障导致振动高；

检查转子绕组是否存在接地或短路故障，如是，则判断转子绕组接地或短路导致振动高；

测量发电机定子的基础、台板和法兰的振动，检查定子与基础是否存在共振，如是，则判断轴承支撑件可能因存在轴承支撑件刚度不符合要求而导致振动高；

检查是否存在各氢气冷却器间冷、热氢温度偏差过大问题，如是，则判断因冷、热氢温度偏差过大导致热不平衡而引发的振动高。

在本发明所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法中，所述第二子阶段包括：

调节发电机的有功和无功功率，判断是否存在热不平衡问题，如果存在热不平衡问题，则执行以下两个项目的检查：

检查转子绕组温度是否过高，如是，则判断因转子绕组温度过高导致热不平衡而引发的振动高；

检查零序电流是否过大，如是，则判断因零序电流过大导致热不平衡而引发的振动高。

在本发明所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法中，所述第三子阶段包括：

保持发电机处于额定转速，断开与电网连接的断路器，断开励磁开关；

进行高频重复冲击波法试验或转子绕组损耗试验，如果试验不合格，则判断因转子绕组匝间短路导致的振动高；

判断是否存在磁不平衡，如是，则判断因磁不平衡导致的振动高。

在本发明所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法中，所述第三阶段包括：

检查因机械不平衡而导致的振动高的项目；

对之前的诊断阶段定位到的故障原因进行进一步确认；

基于最终定位的所有的故障原因进行相应的处理。

实施本发明的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，具有以下有益效果：按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，执行多个诊断阶段，先在机组运行时找到各种可能的故障原因，并且在停机后才根据所有诊断阶段定位到的故障原因进行统一处理，可有效避免不必要的停机检修，以及由于检修不完善导致的重复启停机检修事件的发生，最大限度地减少电厂的经济损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本发明较佳实施例的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明总的思路是：按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，执行多个诊断阶段，该多个诊断阶段分为两类，一类是需机组运行时执行的，一类是需停机执行的，本发明首先在机组运行时找到各种可能的故障原因，并且在停机后才根据所有诊断阶段定位到的故障原因进行统一处理，可有效避免不必要的停机检修，以及由于检修不完善导致的重复启停机检修事件的发生，最大限度地减少电厂的经济损失。

发电机转子振动从异常升高发展到设备故障，有一个发展过程，通常经历一段时间，这段时间为判断故障原因，确定故障设备、消除故障能避免设备损坏，减少经济损失至关重要。由于发电机转子故障原因很多(比如有外部电网原因如负荷波动、电网扰动等，有发电机辅助***原因，如润滑油油压偏差、氢气冷却***存在温度偏差，通风不畅等；也有***运行参数设置错误如运行超过极限条件导致滑极。也有转子本身发生故障，如绕组匝间、接地，轴裂纹或元件损坏，等等)，相应的处理方法不相同，准确判断故障类型、进行相应的维修处理。有的故障只需要在正常运行状况下就能处理，经济损失最少；有些需要通过调节负荷确定故障原因，经济损失较少；还有的需要保持额定转速断网判断故障，有停电损失，但停电时间短，经济损失少；还有的需要停机处理停电时间长。

为此，本发明的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法包括：按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，执行以下多个诊断阶段：

第一阶段，在机组运行时检查第一类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，如果定位到故障原因且进行相应的处理后转子振动高的故障得到解决，则不再执行其他的诊断阶段；

第二阶段，在机组运行时检查第二类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第三阶段，在机组停机时检查第三类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，以及对之前的诊断阶段定位到的故障原因进行进一步确认，并基于最终定位的所有的故障原因进行相应的处理。

其中，第一类故障原因为在机组正常运行状况下能定位且能处理的故障原因；第二类故障原因为在机组的各种运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第三类故障原因为需要停机才能定位的故障原因。

更具体的，所述第二类故障原因包括第一子类故障原因、第二子类故障原因、第三子类故障原因，其中，第一子类故障原因为在机组正常运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第二子类故障原因在机组正常运行状况下需要对电机进行相应的调节才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第三子类故障原因为机组空转运行时才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因。相应的，所述第二阶段包括以下子阶段：

第一子阶段，在机组正常运行时检查第一子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第二子阶段，在机组正常运行时通过功率优化检查第二子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第三子阶段，在机组空转运行时检查第三子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

下面以一个较佳实施例说明本发明。

参考图1，较佳实施例中，发电机转子振动高故障判断及处理按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，也可以说按照经济损失由低到高的顺序，共分为五个阶段：

阶段一：在机组运行时检查第一类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，第一子类故障原因为在机组正常运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因。如果定位到故障原因且进行相应的处理后转子振动高的故障得到解决，则不再执行其他的诊断阶段。

该阶段的检查项目以及相应的处理主要有：

(1)检查发电机转子励磁电流、转速是否超过稳定范围，如是，则判断因滑极导致振动高，通过发电机功率的调节以消除振动高信号；

(2)检查振动监测回路和监测装置是否故障而导致的误报振动高信号，如是，则对振动监测回路和监测装置进行相应处理以消除振动高信号；

(3)检查密封油、润滑油油压是否正常，如是，则判断由于油压异常导致振动高，对密封油、润滑油油压进行处理以消除振动高信号；

以上检查互不影响，可以同步进行以减少故障判断时间。

阶段二：在机组正常运行时检查第二类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，第二类故障原因为在机组正常运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因。第二类故障原因为在机组正常运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因

该阶段的检查项目主要包括：

(1)检查轴瓦温度，如果轴瓦温度高，则判断因轴瓦故障导致振动高。

(2)检查转子绕组是否存在接地或短路故障，如是，则判断转子绕组接地或短路导致振动高；其中，接地故障可通过转子绕组在线接地检测装置进行监测，绕组短路需要采用在线监测装置例如气隙波形测试。

(3)测量发电机定子的基础、台板和法兰的振动，检查定子与基础是否存在共振，如是，则判断轴承支撑件可能因存在轴承支撑件刚度不符合要求而导致振动高。

(4)检查是否存在各氢气冷却器间冷、热氢温度偏差过大问题，如是，则判断因冷、热氢温度偏差过大导致热不平衡而引发的振动高。

该阶段只能确定产生振动高的故障原因，再确定故障原因后，可以预测故障发展趋势，根据预测结果制定合理的停机维修计划。

由于第一和第二阶段都是在发电机正常运行状态下进行的检查，因此可以同步进行，除非第一阶段的定位到故障原因且进行相应的处理后转子振动高的故障得到解决，否则继续往下执行其他诊断阶段。

阶段三：在机组正常运行时通过功率优化检查第三类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；第三类故障原因为在机组正常运行状况下需要对电机进行相应的调节才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因。具体的，本阶段包括：

调节发电机的有功和无功功率，判断是否存在热不平衡问题，如果存在热不平衡问题，则执行以下两个项目的检查：检查转子绕组温度是否过高，如是，则判断因转子绕组温度过高导致热不平衡而引发的振动高；检查零序电流是否过大，如是，则判断因零序电流过大导致热不平衡而引发的振动高。

由于热不平衡问题需要发电机停机状态下处理，本阶段只能确定故障原因；因此，可根据故障信息及经验预测故障发展趋势，制定停机计划，进行处理。

阶段四：在机组空转运行时检查第四类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，第四类故障原因为机组空转运行时才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因。具体的，本阶段包括：

保持发电机处于额定转速，断开与电网连接的断路器，断开励磁开关；一方面，进行高频重复冲击波法ROS试验或转子绕组损耗试验，如果试验不合格，则判断因转子绕组匝间短路导致的振动高；另一方面，判断是否存在磁不平衡，如是，则判断因磁不平衡导致的振动高，在后续的停机处理时，可以进一步检查以下项目：(1)检查是否存在定、转子安装偏差；(2)检查是否存在定子铁芯局部短路造成磁偏。

同理，本阶段只能确定故障原因；可根据故障信息及经验预测故障发展趋势，制定停机计划，进行处理。

阶段五：在机组停机时检查第五类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，以及对之前的诊断阶段定位到的故障原因进行进一步确认，并基于最终定位的所有的故障原因进行相应的处理。第五类故障为需要停机才能定位的故障原因。具体的，本阶段包括：

一是，检查因机械不平衡而导致的振动高的项目：(1)检查转子配重质量是否不平衡；(2)检查转子结构元器件是否有损坏问题(轴裂纹或元件损坏)；(3)检查轴瓦垫片受力是否不均匀；(4)检查联轴器是否松动；(5)检查轴系是否不对中；(6)检查转子油档是否摩擦；(7)检查转子密封瓦是否碰磨；(8)检查转子与基础是否共振；(9)检查轴承支撑件刚度是否问题；

二是，根据所有诊断阶段1-4定位到的故障原因进行进一步确认，主要包括：(1)发电机冷却***通风不对称；(2)氢密封错位等问题；(3)定、转子安装偏差；(4)定子铁芯局部短路造成磁偏；(5)定、转子安装偏差；(6)基座支撑刚度降低；(7)轴承偏差或预紧力不正确，等等。

三是，基于最终定位的所有的故障原因进行相应的处理。

可以理解的是，本发明可应用于发电机智能监测***，当在线监测到一个或多个异常信号，***可实现故障自动诊断功能；采集到的信息量越多，故障类型判断及定位越准确。

综上所述，实施本发明的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，具有以下有益效果：按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，执行多个诊断阶段，先在机组运行时找到各种可能的故障原因，并且在停机后才根据所有诊断阶段定位到的故障原因进行统一处理，可有效避免不必要的停机检修，以及由于检修不完善导致的重复启停机检修事件的发生，最大限度地减少电厂的经济损失。

词语“同时”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相等或相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，包括按照对发电机造成的影响逐渐增大的顺序，执行以下多个诊断阶段：

第一阶段，在机组运行时检查第一类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，如果定位到故障原因且进行相应的处理后转子振动高的故障得到解决，则不再执行其他的诊断阶段；

第二阶段，在机组运行时检查第二类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第三阶段，在机组停机时检查第三类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因，以及对之前的诊断阶段定位到的故障原因进行进一步确认，并基于最终定位的所有的故障原因进行相应的处理；

其中，第一类故障原因为在机组正常运行状况下能定位且能处理的故障原因；第二类故障原因为在机组的各种运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第三类故障原因为需要停机才能定位的故障原因。

2.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，所述第二类故障原因包括第一子类故障原因、第二子类故障原因、第三子类故障原因，所述第二阶段包括以下子阶段：

第一子阶段，在机组正常运行时检查第一子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第二子阶段，在机组正常运行时通过功率优化检查第二子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

第三子阶段，在机组空转运行时检查第三子类故障原因所对应的项目以定位到具体的故障原因；

其中，第一子类故障原因为在机组正常运行状况下能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第二子类故障原因为在机组正常运行状况下需要对电机进行相应的调节才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因；第三子类故障原因为机组空转运行时才能定位，并需要在停机后再进行处理的故障原因。

3.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，所述第一阶段具体包括：

在机组正常运行时，执行以下三项检查：

检查发电机转子励磁电流、转速是否超过稳定范围，如是，则判断因滑极导致振动高，通过发电机功率的调节以消除振动高信号；

检查振动监测回路和监测装置是否故障而导致的误报振动高信号，如是，则对振动监测回路和监测装置进行相应处理以消除振动高信号；

检查密封油、润滑油油压是否正常，如是，则判断由于油压异常导致振动高，对密封油、润滑油油压进行处理以消除振动高信号；

如果通过检查项目定位到故障原因，且进行处理后转子振动高的故障得到解决，则不再执行其他的诊断阶段，否则继续执行后续诊断阶段。

4.根据权利要求2所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，所述第一阶段与所述第一子阶段同时执行。

5.根据权利要求2所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，所述第一子阶段包括：

在机组正常运行时，执行以下四项检查：

检查轴瓦温度，如果轴瓦温度高，则判断因轴瓦故障导致振动高；

检查转子绕组是否存在接地或短路故障，如是，则判断转子绕组接地或短路导致振动高；

测量发电机定子的基础、台板和法兰的振动，检查定子与基础是否存在共振，如是，则判断轴承支撑件可能因存在轴承支撑件刚度不符合要求而导致振动高；

检查是否存在各氢气冷却器间冷、热氢温度偏差过大问题，如是，则判断因冷、热氢温度偏差过大导致热不平衡而引发的振动高。

6.根据权利要求2所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，所述第二子阶段包括：

调节发电机的有功和无功功率，判断是否存在热不平衡问题，如果存在热不平衡问题，则执行以下两个项目的检查：

检查转子绕组温度是否过高，如是，则判断因转子绕组温度过高导致热不平衡而引发的振动高；

检查零序电流是否过大，如是，则判断因零序电流过大导致热不平衡而引发的振动高。

7.根据权利要求2所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，所述第三子阶段包括：

保持发电机处于额定转速，断开与电网连接的断路器，断开励磁开关；

进行高频重复冲击波法试验或转子绕组损耗试验，如果试验不合格，则判断因转子绕组匝间短路导致的振动高；

判断是否存在磁不平衡，如是，则判断因磁不平衡导致的振动高。

8.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机转子振动高的故障诊断方法，其特征在于，所述第三阶段包括：

检查因机械不平衡而导致的振动高的项目；

对之前的诊断阶段定位到的故障原因进行进一步确认；

基于最终定位的所有的故障原因进行相应的处理。