交流發電機軸電流損傷的危害和防治措施
發布時間：2025-05-16 點擊：30
發電機定子鐵心組合縫、定子硅鋼片接縫、定子與轉子空氣間隙不均勻等，往往會造成發電機的磁路不對稱，發電機軸在這種不對稱的磁場中旋轉，會在其兩端產生交流電壓即軸電壓，如果發電機主軸兩端軸承沒有絕緣墊或絕緣不好，這個電壓就會通過發電機兩端軸承支架形成電流回路，這個電流叫軸電流。
斯坦福同步發電機前側視角模型圖
斯坦福同步發電機后側視角模型圖
一、軸電流對軸承的危害
在發電機運行過程中，如果產生有軸電流，發電機軸承的使用壽命將會大大縮短。輕微的可運行千把小時，嚴重的甚至只能運行幾小時或更短時間，給現場安全生產帶來極大的影響。軸電流對軸承的破壞有以下幾個方面。
（1）燒熔滑動軸承低熔點合金
軸電流將從軸承和轉軸的金屬接觸點通過，由于該金屬接觸點很小，所以這些點的電流密度大，在瞬間產生高溫，使軸承局部燒熔，被燒熔的軸承合金在碾壓力作用下飛濺，于是在軸承內表面上燒出小凹坑或軸承內表面被壓出條狀電弧傷痕。
（2）滾動軸承抱死或散架
滾動體表面和軸承圈滾道表面因軸電流的燒蝕，輕者發熱、溫度異常，重者相互抱死或散架觸發過流保護停機，甚至導致燒毀發電機。因此在使用滾動軸承的大、中型發電機，一旦發生軸承損壞事故，在檢修中要特別注意檢查軸承表面痕跡。凡是軸電流引起的燒傷，在拆出軸承檢查時會發現軸承內外圈跑道上有像搓板樣的條形燒傷痕跡，這是軸電流對滾動軸承破壞的共同特征。
二、軸電流損傷原因
1、在發電機組是發電機類轉子的情況下，原因主要是磁力線分布的不對稱效應及其轉軸的磁化效應產生軸電流，而磁力線分布不對稱通常是因為疊片層的不對稱的間隙引起的。
2、還有一種是由于外部電位施加而生成軸電流的現象，其原因是，發電機旋轉磁場切割導體或轉子不平衡而導致轉軸磁化，摩擦、焊接、碰撞以及電渦流裝置均可能導致設備帶有磁性，并建立起磁場。當旋轉磁場切割導體時，會在這些零件內感應形成一定電位，電位升高到足以擊穿油膜時，就會形成電流回路。這種電流回路可能會穿過整個轉子，也可能僅僅在軸承中或浮環密封中形成局部的短路電流，而這些電流又會產生新的磁場，磁化轉軸或其他零件，因此這種磁電相互轉換，會在發電機機組內形成很強的磁場，并出現很高的電流。引起發電機組產生軸電流的電壓在20v以上，損傷的電壓在30～100v之間，因此保證發電機組正常運行可以有效限制發電機組的電壓，一旦電壓低于1v是絕對不會產生軸電流的。
三、軸電流損傷防治措施
減小或消除軸電流引起的損傷，主要手段是限制軸電壓的升高，一般認為，足以引起軸電流損傷的電壓在20v以上，典型的軸承損傷電壓在30～100v之間。如果把軸電壓降到1v以下，基本上就可以消除軸電流帶來的故障。限制和降低軸電壓的方法有多種，使用較多的是各種型式的接地裝置，例如用炭刷、金屬滑靴、水銀槽、水密封等方法把轉子與機殼連接起來，使轉子對地導通，消除轉軸靜電電位。此外，還有一些導通轉軸上電荷的方法，例如，采用電離空氣通道，采用高導電性能的潤滑油或在油中加人某種添加劑，使潤滑油變成良導體。
對于在運轉過程中已經發生軸電流侵蝕的機器，使用改變油膜厚度的方法（例如改變油的黏度、改變潤滑油供應量、改變軸承速度和負荷等）也可以減小電流侵蝕的速度，實際使用證明此法有一定效果。發電機組使機器零件絕緣也是一種限制軸電流的方法，例如把一處或多處和軸承連接的地方（包括油路管線在內）進行絕緣，這樣在軸承和它的支承體或任何周圍導體之間無金屬接觸，隔斷軸電流回路。但這種方法實施困難，較少采用。
如果證實轉軸帶有磁性，最好的辦法是進行消磁處理。對于由不平衡繞組產生轉軸的磁化效應，可以通過附加中性繞組來降低由這種效應所產生的電流。如果這種方法不易實現，則可采用增加穿過軸承支承磁路中磁阻的方法，例如，在磁路中加入非磁材料來滿足這個要求。對于壓縮機轉子由于加工制造或其他原因造成的轉子帶磁，可以使用專門的消磁裝置進行消磁處理，這種裝置的原理是將轉子置于一個交變磁場中，由于這個磁場強度極高，轉子的磁性很快便可以消除。
根據電荷的起因采取措施是消除軸電流的根本辦法，例如，對于蒸汽透平產生的靜電電荷，可以用控制水蒸氣微滴的大小，改變噴嘴和葉片的材料和光潔度等，以減小液滴碰撞和摩擦起電。但是，這種措施對于已在運行中的機器往往是不現實的，它意味著需要重新設計一套防止產生軸電流的有效裝置。
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一、軸電流對軸承的危害
在發電機運行過程中，如果產生有軸電流，發電機軸承的使用壽命將會大大縮短。輕微的可運行千把小時，嚴重的甚至只能運行幾小時或更短時間，給現場安全生產帶來極大的影響。軸電流對軸承的破壞有以下幾個方面。
（1）燒熔滑動軸承低熔點合金
軸電流將從軸承和轉軸的金屬接觸點通過，由于該金屬接觸點很小，所以這些點的電流密度大，在瞬間產生高溫，使軸承局部燒熔，被燒熔的軸承合金在碾壓力作用下飛濺，于是在軸承內表面上燒出小凹坑或軸承內表面被壓出條狀電弧傷痕。
（2）滾動軸承抱死或散架
滾動體表面和軸承圈滾道表面因軸電流的燒蝕，輕者發熱、溫度異常，重者相互抱死或散架觸發過流保護停機，甚至導致燒毀發電機。因此在使用滾動軸承的大、中型發電機，一旦發生軸承損壞事故，在檢修中要特別注意檢查軸承表面痕跡。凡是軸電流引起的燒傷，在拆出軸承檢查時會發現軸承內外圈跑道上有像搓板樣的條形燒傷痕跡，這是軸電流對滾動軸承破壞的共同特征。
二、軸電流損傷原因
1、在發電機組是發電機類轉子的情況下，原因主要是磁力線分布的不對稱效應及其轉軸的磁化效應產生軸電流，而磁力線分布不對稱通常是因為疊片層的不對稱的間隙引起的。
2、還有一種是由于外部電位施加而生成軸電流的現象，其原因是，發電機旋轉磁場切割導體或轉子不平衡而導致轉軸磁化，摩擦、焊接、碰撞以及電渦流裝置均可能導致設備帶有磁性，并建立起磁場。當旋轉磁場切割導體時，會在這些零件內感應形成一定電位，電位升高到足以擊穿油膜時，就會形成電流回路。這種電流回路可能會穿過整個轉子，也可能僅僅在軸承中或浮環密封中形成局部的短路電流，而這些電流又會產生新的磁場，磁化轉軸或其他零件，因此這種磁電相互轉換，會在發電機機組內形成很強的磁場，并出現很高的電流。引起發電機組產生軸電流的電壓在20v以上，損傷的電壓在30～100v之間，因此保證發電機組正常運行可以有效限制發電機組的電壓，一旦電壓低于1v是絕對不會產生軸電流的。
三、軸電流損傷防治措施
減小或消除軸電流引起的損傷，主要手段是限制軸電壓的升高，一般認為，足以引起軸電流損傷的電壓在20v以上，典型的軸承損傷電壓在30～100v之間。如果把軸電壓降到1v以下，基本上就可以消除軸電流帶來的故障。限制和降低軸電壓的方法有多種，使用較多的是各種型式的接地裝置，例如用炭刷、金屬滑靴、水銀槽、水密封等方法把轉子與機殼連接起來，使轉子對地導通，消除轉軸靜電電位。此外，還有一些導通轉軸上電荷的方法，例如，采用電離空氣通道，采用高導電性能的潤滑油或在油中加人某種添加劑，使潤滑油變成良導體。
對于在運轉過程中已經發生軸電流侵蝕的機器，使用改變油膜厚度的方法（例如改變油的黏度、改變潤滑油供應量、改變軸承速度和負荷等）也可以減小電流侵蝕的速度，實際使用證明此法有一定效果。發電機組使機器零件絕緣也是一種限制軸電流的方法，例如把一處或多處和軸承連接的地方（包括油路管線在內）進行絕緣，這樣在軸承和它的支承體或任何周圍導體之間無金屬接觸，隔斷軸電流回路。但這種方法實施困難，較少采用。
如果證實轉軸帶有磁性，最好的辦法是進行消磁處理。對于由不平衡繞組產生轉軸的磁化效應，可以通過附加中性繞組來降低由這種效應所產生的電流。如果這種方法不易實現，則可采用增加穿過軸承支承磁路中磁阻的方法，例如，在磁路中加入非磁材料來滿足這個要求。對于壓縮機轉子由于加工制造或其他原因造成的轉子帶磁，可以使用專門的消磁裝置進行消磁處理，這種裝置的原理是將轉子置于一個交變磁場中，由于這個磁場強度極高，轉子的磁性很快便可以消除。
根據電荷的起因采取措施是消除軸電流的根本辦法，例如，對于蒸汽透平產生的靜電電荷，可以用控制水蒸氣微滴的大小，改變噴嘴和葉片的材料和光潔度等，以減小液滴碰撞和摩擦起電。但是，這種措施對于已在運行中的機器往往是不現實的，它意味著需要重新設計一套防止產生軸電流的有效裝置。
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