能源產(chǎn)業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè),在國民經(jīng)濟發(fā)展中舉足輕重,電力作為現(xiàn)代能源體系的主體,是能源行業(yè)乃至其他行業(yè)的樞紐。電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的先行工業(yè)發(fā)展迅速,許多大型機組陸續(xù)投入運行。目前,單機容量為600兆瓦的發(fā)電機組已經(jīng)成為發(fā)電領域中的主力機組,而單機容量為1000兆瓦的發(fā)電機組正在迅速成為新的主力發(fā)電機組。截止2015年底,全國發(fā)電裝機容量15.1億千瓦,供應能力充足,非化石能源發(fā)展迅速,發(fā)電裝機比重提高到35.0%?;痣姲l(fā)電量負增長、利用小時降至4329小時。電力供應結構持續(xù)優(yōu)化,電力消費增長減速換檔、結構不斷調整,電力供需形勢由偏緊轉為寬松。
雖然單機容量600MW或單機容量1000MW等級的發(fā)電機組運行中具有負荷能力更強、發(fā)電效率更高的優(yōu)勢,但同時也給電網(wǎng)的負荷預控提出了更高的要求,并增加了運行中的風險。運行中的大型發(fā)電機一旦發(fā)生故障,特別是惡性事故,將對整個電力系統(tǒng)的安全和可靠供電造成威脅,給電力系統(tǒng)和社會經(jīng)濟帶來巨大的經(jīng)濟損失,并造成惡劣的社會影響。
目前,我國仍有較多地區(qū)存在供電緊張及嚴重缺電現(xiàn)象,使得許多電廠設備長期處于超負荷運行狀態(tài),設備的安全性也隨之下降,為使能電廠設備正常運行,主要應控制事故和異常的發(fā)生率,減少非計劃停機的次數(shù),使機組能夠安全、經(jīng)濟、可靠地運行,發(fā)揮出較大的經(jīng)濟效益。及時發(fā)現(xiàn)和排除故障,可以減少和避免事故的發(fā)生。
由于發(fā)電機實際運行中存在機電耦合作用和加工制造工藝不良,使得轉子經(jīng)常發(fā)生一點接地、匝間短路、熱彎曲、碰摩、軸承軸向振動、軸承動態(tài)剛度惡化、發(fā)電機轉子不平衡等故障,對發(fā)電機的正常安全運行造成極大危害。運行中的大型發(fā)電機轉子由于處于高速旋轉狀態(tài),承受著很大的機械應力和熱負荷。同時還受到巨大的電磁力作用,所以對轉子部分的故障檢測就顯得尤為重要。
轉子故障既是一個老問題,也是一個新問題。說它是一個老問題,是因為伴隨著發(fā)電機的誕生,轉子故障就隨之產(chǎn)生了,因此,它可以說是歷史悠久。說它是一個新問題,是因為在轉子故障分析診斷領域中,現(xiàn)有的一些分析診斷方法還存在著明顯的不足,還有不少技術難題有待解決。由于以前機組的容量、負荷等都不大,生產(chǎn)工藝方面也比較成熟,轉子方面的故障比較少,人們對其故障分析診斷技術的研究還沒有加以足夠的重視,加上轉子運行在高速旋轉的狀態(tài)下,受到多種復雜因素的影響,對它進行故障分析的手段十分有限,客觀上也限制了轉子故障分析診斷技術的發(fā)展。因此,發(fā)電機轉子故障分析診斷技術一直處于一種非理論化、非系統(tǒng)的零散、落后的狀態(tài)。當現(xiàn)代大容量發(fā)電機的轉子故障頻繁發(fā)生時,傳統(tǒng)的轉子故障分析診斷技術往往因無法勝任,而處于一種比較尷尬的境地。從近幾年的情況來看,這個問題表現(xiàn)得尤為突出。