发电机异常振动的诊断与处理研究

发电机异常振动的诊断与处理研究

刘孝斌

大唐甘肃发电有限公司新能源分公司 甘肃兰州 730070

摘要：在发电机运行过程中，会产生两种振动现象，一种是有规律的正常振动，幅度不太大，不会造成生产事故；另一种是异常振动，异常振动超出发电机的承受范围，影响发电机的稳定运行。因此在发电机正常运行的情况下，运维人员也要对其进行维护与保养，减少发电机发生故障的概率。在发电机发生异常振动时，

检修人员要及时对故障做出正确的判断，根据原因做出相应的检修措施，并对每次检修进行详细记录与留档，以便于下次维修时的交接工作。

关键词：发电机；异常振动；诊断处理.

引言：发电机的使用与人们的生活生产有着密切的联系，发电机的工作性能以及工作状态对电厂的工作与人们的生活都有着十分重要的影响，提高发电机运行质量必须要从预防发电机故障入手。产生发电机异常振动的因素有很多，因此发电机异常振动是较为常见但很复杂的运行故障。运维人员首先要确定发电机异常振动的原因，根据具体原因进行相应的故障处理。为了减少发电机的异常振动，检修人员要加强其日常维护，定期对发电机进行维护，对各种硬件设备进行测试，及时发现问题并进行维修，保证发电机工作的稳定性。

1.发电机异常振动的原因

1.1转动部分不平衡

转子在转动过程中出现不平衡的现象，导致发电机出现异常振动，转子在转动过程中会发热变形，振幅明显增加。转子的发热变形分临时性完全变形和永久性完全变形两种，都会导致发电机的异常振动。异常振动会导致发电机连接处的部件出现松动的情况，还会导致转子护环出现松动与磨损，严重时会出现线路的绝缘磨损现象，引起发电机短路故障或接地故障。

1.2气流激振造成的振动

气流激振是发电机异常振动的主要原因，产生气流激振现象的原因有两种，第一种是发电机组的叶片被不平衡的气流所冲击而产生的振动；第二种是由于叶片膨胀，末端产生气流导致流道紊乱的现象，引起发电机的异常振动。当气流激振造成发电机的异常振动时，发电机可能会由于对振动比较敏感而出现振幅突然增大，突发性的特征十分明显，也有可能在设备中突然出现较大量值的低频分量。

1.3摩擦振动

发电机异常振动的另一个比较常见的原因就是摩擦振动，摩擦引起的发电机振动有几个比较明显的特征。第一个，振动信号发生异常，在振动波形中出现少量的分频或高频；第二个，摩擦初期发电机没什么明显影响，随着摩擦振动时间的延长，逐渐变得严重的时候，发电机突然出现振幅不断增大；第三，摩擦振动会导致发电机在降速过临界值时的振动比升速的时候还大，机器停止工作后大轴的晃动比较明显。

2.针对发电机异常振动的处理措施

2.1针对转子不平衡引起的振动

我们通常是在频谱图的显示中发现转子的不平衡状态，发电机对转子的影响因素是非常多的，比如出现刚性转子的异常振动，需要对转子的最大转速进行确定并和转子的转速进行对比，得出诊断结论。油膜是保护转子的质量和轴承的使用，如果油膜受到了破坏，也会导致转子发生弯曲或者变形，导致发电机异常响动，因此在发电机工作过程中，要对其进行严格的监控，及时发现油膜的破损并对其进行更换，保证发电器的正常使用。

2.2针对气流激振引起的振动

我们针对由于气流激荡引起的发电机异常振动，需要通过长时间的记录每次组振动的数据，连同机组满负荷时的数据记录，做成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围。我们可以根据发电机的不同负荷，调节高压调速汽门，消除气流激振。还可以对发电机运行时的升降负荷的变化速率进行调节，使其速率降低，改变负荷范围，减少气流激振引起发电机异常振动的危害。

2.3针对摩擦引起的振动

摩擦引起的发电机异常振动时，发电机会出现抖动现象，因此我们要加强控制摩擦现象。在发电器启动前要均匀预热，防止机壳变形，减少摩擦。比如发电机由于缺少润滑油导致的摩擦现象，要在发电机正常运转的情况下随时观察润滑油是否充足，要进行及时补充，尽量减少各部件之间的摩擦现象。

3.发电机异常振动的具体案例

3.1异常振动的发生过程

某风电场28号风机因变频器发生故障导致停机，当时的平均风速为6.6米每秒，功率为515.7千瓦。运维人员对变频器进行测试，初步判断是变频器机侧B相IGBT驱动板存在异常。于是运维人员对其进行更换，更换完成后对变频器进行测试均正常。随后设备试运行风机并网1-2S后，发现塔筒摆动，机舱上面发出类似拖拉机运行的异常响动，风机报出传动系统摆动超限故障，根据故障现象怀疑发电机内部可能存在绕组放电现象。

3.2异常振动的处理过程

在发现发电机出现异常振动情况后，运维人员对转子直阻以及绝缘进行测量，对发电机的内部硬件检查均无异常，怀疑是发电机内部出现了问题。后期运维人员对变频器进行了更换与测试，发电机震感消失，试运行风机正常并网发电，驱动链摆动极限值均在正常范围内。

3.3异常振动原因分析

运维人员对发电机的轴承温度与前后轴承的振动进行了检查，均无异常情况。后来对风机启机进行测试，发现风机无法并网爆出变频器未同步故障，根据波形及起动机现象怀疑发电机转子B相相位发生变化。变频器网侧电流正常，机侧B相IGBT电流明显异常，结合之前的故障处理判断IGBT也发生了损坏，导致转子励磁电流缺相产生的磁场不平衡出现发电机异常振动现象。

3.4处理异常振动时存在的问题

运维人员对发电机故障的判断缺乏信息信心与自主分析能力，在处理故障时只依据故障报文，更换变频器驱动板没有结合故障波形分析故障的具体原因。对于现场设备消耗后没有进行及时补充，导致发电机出现问题时，没有设备进行更换，影响故障的处理与判断。

3.5整改措施

运维人员对发电机维护、检修记录包括异常温度、振动趋势的分析进行记录并留档，实时掌握大部件的健康情况，避免大部件出现突然损坏的情况。定期对发电机进行测试，并与之前的数据进行对比分析，密切关注发电机绕组以及轴承温度变化的情况，防止发电机长期高速运转造成内部绝缘老化。对运维人员加强异常振动、故障波形软件的培训，避免故障出现后走弯路。

3.6发电机的日常维护措施

发电机的异常振动故障对其使用寿命和稳定性都有影响，因此运维人员在发电机正常运转时就要做好振动监测与日常维护工作。首先在发电机启动前，要检查发电机轴承的运行情况，是否存在润滑油管路堵塞情况及润滑泵参数设定值是否正确，要定期对发电机集电环室碳粉进行清理，防止因碳粉堆积过多，碳粉进入轴承端盖和污染润滑脂，导致轴电流将轴承电腐蚀造成轴承损坏。其次要检查水冷系统运行正常，管路不存在渗漏现象，静态水压不小于1.8bar，温控阀动作灵敏，冷却液运行时间超过5年后必须进行更换，确保发电机不会出现高温运行，否则会导致绝缘损伤，影响使用寿命。最后还需每年进行一次轴对中工作，确保对中数据在要求范围之内，不会因轴中心偏移较大，在运行过程中发电机轴承承受的径向作用力过大而造成轴承损坏。对发电机的每次维护与保养都要做好记录并进行留档，便于下次维护时参考使用。

结束语：发电机的异常振动对发电机的危害是非常严重的，会导致发电机弹性支撑出现裂痕缩短使用寿命，主机各部位架螺栓及塔筒螺栓产生疲劳损伤，存在倒塔的风险等问题，影响其使用寿命并给电厂带来巨大的经济损失。解决发电机异常振动故障的前提是对其发生异常振动的原因做出正确的判断，针对不同原因导致的异常振动要采取不同的维修措施。在发电机正常运行的情况下，我们也要定期对发电机进行维护，一旦发现风力发电机组发电机不能满足正常的生产需要时，就要对其进行及时进行维修，保证其能正常工作。

参考文献

【1】吴艳标.风力发电机状态状况故障诊断技术的研究,2018(6).

【2】徐进.风电机组运维管理的精益化转变[J].中国电力企业管理，2017（25）.