發(fā)電機(jī)熱彎曲與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流有關(guān)，但運(yùn)行過(guò)程中勵(lì)磁電流一般隨有功負(fù)荷的增加而增加。因此只要振動(dòng)與負(fù)荷有關(guān)，屬于熱彎曲的可能性就很大。下面介紹詳細(xì)的診斷方法。

01 振動(dòng)與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系

如果1X 振動(dòng)的大小與轉(zhuǎn)子電流（勵(lì)磁電流）有關(guān)，則意味發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在熱彎曲。

熱彎曲是與轉(zhuǎn)子溫度有關(guān)的一種彎曲變形，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的溫度取決于轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量Q，而發(fā)熱量又取決于轉(zhuǎn)子電流

Q∞I2R

式中 I——轉(zhuǎn)子電流；

R——電阻。

因此，在診斷發(fā)電機(jī)的熱彎曲時(shí)，首先要觀察1X振動(dòng)與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系。

振動(dòng)與電流有關(guān)，并不意味著兩者是一一對(duì)應(yīng)的。如果熱彎曲是由冷卻系統(tǒng)的故障引起的，則兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系較好；如果熱彎曲是由轉(zhuǎn)子線圈膨脹故障引起，則兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系較差。

在診斷熱彎曲的振動(dòng)試驗(yàn)中，應(yīng)該交替改變轉(zhuǎn)子電流和有功負(fù)荷，觀察振動(dòng)的變化規(guī)律。試驗(yàn)時(shí)改變其中一項(xiàng)時(shí)，另一項(xiàng)保持不變，在振動(dòng)穩(wěn)定之后，改變另外一項(xiàng)。如果試驗(yàn)結(jié)果表明振動(dòng)與電流有關(guān)，說(shuō)明發(fā)電機(jī)存在熱彎曲。

有的機(jī)組無(wú)法直接測(cè)量轉(zhuǎn)子電流，但在有功負(fù)荷一定的條件下，轉(zhuǎn)子電流與無(wú)功負(fù)荷相對(duì)應(yīng)。因此，也可以通過(guò)測(cè)量振動(dòng)與無(wú)功負(fù)荷的關(guān)系來(lái)判斷熱彎曲。西屋公司制訂的該項(xiàng)試驗(yàn)的方案（該公司稱(chēng)為熱穩(wěn)定性試驗(yàn)）見(jiàn)表1。

表1 發(fā)電機(jī)熱穩(wěn)定性試驗(yàn)方案

需要注意的是：轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量與轉(zhuǎn)子電流是一一對(duì)應(yīng)的，但是與無(wú)功負(fù)荷并不一一對(duì)應(yīng)。無(wú)功負(fù)荷一定時(shí)，若有功負(fù)荷不同，轉(zhuǎn)子電流是不同的，因而轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量也不同。為了避免其他因素引起的混淆，在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)最好直接觀察振動(dòng)與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系。

02 不同熱彎曲故障特征的差異

如上所述，引起發(fā)電機(jī)熱彎曲的故障包括冷卻系統(tǒng)故障、線圈膨脹受阻和匝間短路。下面比較這幾種故障振動(dòng)特征的差異。

1）冷卻系統(tǒng)故障

冷卻系統(tǒng)局部堵塞，將破壞冷卻的對(duì)稱(chēng)性，使轉(zhuǎn)子橫截面出現(xiàn)溫度不對(duì)稱(chēng)，引起轉(zhuǎn)子的彎曲。由此引起的振動(dòng)與轉(zhuǎn)子電流和冷卻介質(zhì)的溫度有關(guān)。診斷要點(diǎn)如下：

①振動(dòng)與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系。存在不均勻冷卻時(shí)，振動(dòng)（嚴(yán)格地講，應(yīng)該是振動(dòng)變量）與轉(zhuǎn)子電流有比較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從理論上講，振動(dòng)應(yīng)與電流的平方成正比，從實(shí)測(cè)看也大體符合這個(gè)規(guī)律。

②停機(jī)過(guò)程的振動(dòng)和轉(zhuǎn)子的彎曲。在轉(zhuǎn)子處于熱態(tài)的情況下迅速解列停機(jī)，由于熱彎曲尚未完全恢復(fù)，經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)通常比啟動(dòng)過(guò)程大；停機(jī)后立即測(cè)量轉(zhuǎn)子的彎曲值，也將比開(kāi)機(jī)前大。

③振動(dòng)與冷卻介質(zhì)溫度的關(guān)系。存在不均勻冷卻時(shí)，冷卻介質(zhì)的溫度越低，振動(dòng)越大（嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)該是熱變量越大）；反之，冷卻介質(zhì)的溫度越高，振動(dòng)越小。

這種規(guī)律似乎不符合常規(guī)的判斷，但也不難理解。存在不均勻冷卻時(shí)，隨著冷卻介質(zhì)溫度的升高，雖然轉(zhuǎn)子的溫度也會(huì)升高，但是轉(zhuǎn)子徑向溫差卻會(huì)減小，而轉(zhuǎn)子的熱彎曲取決于溫差的大小。設(shè)想一種極端的情況，如果將介質(zhì)的溫度提高到與轉(zhuǎn)子的溫度相同，即相當(dāng)于冷卻系統(tǒng)退出運(yùn)行，此時(shí)即便存在著冷卻通道的堵塞，轉(zhuǎn)子也不會(huì)出現(xiàn)溫度不對(duì)稱(chēng)。

因此通過(guò)觀察冷卻介質(zhì)的溫度對(duì)振動(dòng)的影響，就可以判斷是否存在不均勻冷卻。試驗(yàn)時(shí)，改變水溫（水內(nèi)冷機(jī)組）和氫溫（氫內(nèi)冷機(jī)組），然后測(cè)量振動(dòng)的變化，進(jìn)而判斷是否存在不均勻冷卻。對(duì)于雙流式氫冷系統(tǒng)，還可以改變發(fā)電機(jī)某一側(cè)氫冷器的溫度測(cè)量振動(dòng)，以判斷不均勻冷卻發(fā)生在轉(zhuǎn)子的哪一端。

2）線圈膨脹受阻

轉(zhuǎn)子電流越大、線圈的膨脹量越大，因此這種振動(dòng)總體上也與電流的大小有關(guān)。但與冷卻系統(tǒng)故障引起的振動(dòng)比較，它又有若干明顯不同的特點(diǎn)：

①振動(dòng)與電流的不對(duì)應(yīng)性。當(dāng)線圈的膨脹受到約束時(shí)，振動(dòng)可以迅速上升，這時(shí)振動(dòng)隨轉(zhuǎn)子電流增大；但是如果電流繼續(xù)增加，當(dāng)膨脹力積累到一定程度時(shí)，線圈沖破約束膨脹出來(lái)使應(yīng)力釋放，振動(dòng)反而降低。因此線圈膨脹受阻時(shí)，振動(dòng)的大小與轉(zhuǎn)子電流不是完全對(duì)應(yīng)的。

②振動(dòng)的不可逆性。由于摩擦力的存在，線圈受熱時(shí)膨脹受阻，線圈冷卻時(shí)收縮受阻，兩者都可以引起轉(zhuǎn)子的彎曲。所以當(dāng)電流增加后振動(dòng)上升；如果電流恢復(fù)到初始狀態(tài)，振動(dòng)不會(huì)完全恢復(fù)，往往比開(kāi)始要高。

③振動(dòng)的突變現(xiàn)象。當(dāng)線圈的膨脹受到約束時(shí)，在某一時(shí)刻有的線圈沖破約束使應(yīng)力釋放，振動(dòng)將發(fā)生突變；如果某一個(gè)線圈膨脹到一定程度后發(fā)生卡澀，而其他線圈仍能夠自由膨脹，這時(shí)振動(dòng)也會(huì)突變。

④降低轉(zhuǎn)速的效應(yīng)。出現(xiàn)這種振動(dòng)之后，如果將轉(zhuǎn)速降低，然后再定速和并網(wǎng)，振動(dòng)將有所改善。

由于離心力（或摩擦力）與轉(zhuǎn)速的平方成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到一定程度之后，摩擦阻力將小于線圈的膨脹力，線圈就可以膨脹出來(lái)。再次并網(wǎng)后振動(dòng)將明顯改善。需要注意的是：整個(gè)過(guò)程要在轉(zhuǎn)子仍處于熱態(tài)的情況下完成。如果解列后拖延的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子已經(jīng)冷卻（線圈也收縮回來(lái)），這時(shí)再定速和并網(wǎng)的話，振動(dòng)將呈現(xiàn)原始狀態(tài)。

⑤振動(dòng)的可恢復(fù)性。有的發(fā)電機(jī)存在線圈膨脹受阻，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，可以膨脹出來(lái)，于是振動(dòng)恢復(fù)正常。

3）匝間短路

匝間短路既可以破壞轉(zhuǎn)子溫度分布的對(duì)稱(chēng)性，又可以影響線圈的膨脹。但是從已有的觀測(cè)看，對(duì)后者的影響是主要的。