公司動(dòng)態(tài)
發(fā)電機(jī)軸電壓的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究
發(fā)布時(shí)間:2017-7-51.軸電壓的危害與來(lái)源
*,軸承會(huì)被流經(jīng)它們的電流所損壞。如大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備中使用的軸頸軸承,它的軸與軸承間會(huì)形成一層油膜,過(guò)高的軸電壓足以擊穿這層油膜,發(fā)生放電。其放電回路為發(fā)電機(jī)大軸-軸頸-軸瓦-軸承支架-機(jī)組底座。雖然軸電壓在數(shù)值上并不是很高,通常發(fā)電機(jī)為4~6V,但回路電阻很小,因此,產(chǎn)生的軸電流可能很大,有時(shí)達(dá)數(shù)百安。軸電流一方面會(huì)使?jié)櫥鋮s的油質(zhì)逐漸劣化;另一方面反復(fù)放電和滅弧將會(huì)導(dǎo)致軸承表面起凹點(diǎn),并變得粗糙,zui終因機(jī)械磨損加速而破損,嚴(yán)重時(shí)會(huì)由于軸瓦燒壞而被迫停機(jī)。
發(fā)電機(jī)中軸電壓主要有以下幾個(gè)來(lái)源:
1.1由于汽輪發(fā)電機(jī)的軸封不好,沿軸向有高速蒸汽泄漏或汽缸內(nèi)的高速?lài)娚涠罐D(zhuǎn)軸本身帶靜電荷。
1.2由于汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面的不平整,毛刺、轉(zhuǎn)軸上的螺栓、轉(zhuǎn)軸上冷卻風(fēng)扇等在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)與周?chē)鷼怏w(空氣、氫氣)發(fā)生摩擦而產(chǎn)生靜電荷。
上述兩種軸電壓有時(shí)很高,可以使人感到麻電。但在運(yùn)行時(shí)已通過(guò)炭刷接地而被消除。
1.3由汽輪機(jī)zui后一級(jí)動(dòng)葉上甩出的水珠所形成的靜態(tài)電壓。如沒(méi)有提供其它更為便捷的電流通道,該電壓會(huì)逐漸增大,并通過(guò)軸承的油層放電。高溫蒸汽溫度降低時(shí)會(huì)發(fā)生正負(fù)電荷分離,隨著蒸汽沖擊葉片,電荷就聚集在葉片上。
1.4直流電壓場(chǎng)(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓)的交流波,會(huì)通過(guò)直流場(chǎng)的線(xiàn)圈和絕緣的電容在軸上形成一個(gè)相對(duì)地面的交流電壓。該電壓包括了勵(lì)磁系統(tǒng)中的二極管或半導(dǎo)體閘流管交變所產(chǎn)生的高頻電壓峰值(直流同軸勵(lì)磁機(jī)也存在脈動(dòng)分量,只不過(guò)由于整流子極數(shù)較多,顯得相對(duì)比較平緩)。
上述兩種電壓都很弱,而且如果通過(guò)接地刷等允許電流流出,該電壓將逐漸衰減。正因?yàn)檫@個(gè)原因,應(yīng)使用一個(gè)高電抗儀表測(cè)量這些相對(duì)于大地的電壓。
1.5因發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)回路的不對(duì)稱(chēng)性,在發(fā)電機(jī)軸的末端會(huì)形成一個(gè)電壓。磁場(chǎng)不平衡的原因一般是因?yàn)槎ㄗ予F芯的局部磁阻較大(例如定子鐵芯銹蝕),以及定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙不均勻所致。該電壓很強(qiáng),如果不加以阻止,會(huì)形成一股*的軸電流從軸的一端通過(guò)軸承框架流向軸的另一端。該電壓有一個(gè)頻率,主要是發(fā)電機(jī)的額定頻率。
1.6由于發(fā)電機(jī)定子繞組對(duì)轉(zhuǎn)子鐵心間存在耦合電容,轉(zhuǎn)子對(duì)軸承間存在耦合電容。而由于電路、元器件、連接和回路阻抗的不平衡,發(fā)電機(jī)三相電壓不平衡實(shí)際存在,即發(fā)電機(jī)定子中有零序分量存在。三相中性點(diǎn)電壓將不可避免地產(chǎn)生位移。該電壓將在由發(fā)電機(jī)定子-大軸-軸頸-軸瓦-軸承支架-機(jī)組底座組成的系統(tǒng)中產(chǎn)生零序電流,即軸承變?yōu)榘l(fā)電機(jī)零序回路的一部分。由軸承電容產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)軸電壓,雖然在數(shù)值上很低,但定子繞組對(duì)轉(zhuǎn)子的耦合電容越大,軸電壓越高。
2.軸電壓的防治
轉(zhuǎn)子大軸接地可以消除轉(zhuǎn)子上由葉片等摩擦產(chǎn)生的靜電荷;對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行屏蔽和避免轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的誤動(dòng)。轉(zhuǎn)子大軸接地后,即將汽輪機(jī)側(cè)軸承油膜短接,使轉(zhuǎn)子軸電壓得到重新分配,勵(lì)磁機(jī)側(cè)油膜壓降增大,這時(shí)必須考慮該油膜上的電流密度的大小,保證不使油膜擊穿。為防止在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上形成一個(gè)對(duì)地電壓的方法有。
2.1使用滑動(dòng)觸點(diǎn),如炭刷或銀刷或編織銅線(xiàn)。電流可以通過(guò)該觸點(diǎn)接地,因此該電壓始終保持在一個(gè)不會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生破壞的較低水平。接地觸點(diǎn)通常位于發(fā)電機(jī)的聯(lián)軸器上(發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)側(cè))。軸心集電器端通過(guò)集電器上的絕緣軸承或密封與地面隔絕,防止了因發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的不對(duì)稱(chēng)性所產(chǎn)生的軸電流流向軸承(另外一個(gè)作用就是供轉(zhuǎn)子接地保護(hù)用)。
2.2在位于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁端的軸承支架與底座之間加裝絕緣墊,同時(shí)將所有油管、螺桿、螺釘?shù)炔扇〗^緣措施。
只要上述兩個(gè)系統(tǒng)正常工作,就基本解決了軸電壓集結(jié)問(wèn)題。但有時(shí)會(huì)發(fā)生一些情況使滑動(dòng)觸點(diǎn)的電阻增大,從而使軸電壓增加到對(duì)軸承有害的水平,例如軸電刷的刷架或軸電刷裝配得不夠好、軸電刷的彈簧壓力不夠以及軸電刷接觸有油污等,均會(huì)引起軸電刷接觸不良。同樣也會(huì)發(fā)生異常狀況導(dǎo)致集電器端的軸承潤(rùn)滑或軸承絕緣的電阻減少,并使電流流向軸承,因?yàn)樗⒆右咽拱l(fā)電機(jī)的聯(lián)軸器端接地。因此GE公司在9F機(jī)組上裝設(shè)了發(fā)電機(jī)軸電壓監(jiān)測(cè)儀。9F機(jī)組軸電壓監(jiān)測(cè)儀通過(guò)接地電刷連續(xù)地監(jiān)測(cè)軸電壓和軸電流,并在軸電流或軸電壓過(guò)高時(shí)發(fā)出警告。這是對(duì)接地電刷或軸承絕緣的惡化發(fā)出警告,因此可以采取措施以防軸承損壞。
3.軸電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要部件
3.1組成
本系統(tǒng)的主要部件是軸電壓監(jiān)測(cè)儀、與軸電壓監(jiān)測(cè)儀相關(guān)的控制儀器。軸電壓監(jiān)測(cè)儀由MarkVI在汽輪機(jī)控制柜的軸電壓監(jiān)測(cè)電路和4個(gè)安裝在位于發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器端的特殊絕緣支架上的電刷組成。2個(gè)電刷并聯(lián)并通過(guò)一個(gè)分路電阻(低阻抗分流器,阻值為0. 005Ω)接地。通過(guò)該分路電阻的電壓與軸電流成正比(稱(chēng)電流電刷)。另外2個(gè)電刷也并聯(lián),用于測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的對(duì)地電壓(稱(chēng)接地電刷)。上述兩個(gè)輸入端子分別接到安裝在汽機(jī)控制柜的CTBA端子板上,一個(gè)測(cè)量軸電壓值,一個(gè)測(cè)量軸電流(流經(jīng)分路電阻的電壓)值。
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