發(fā)電機熱彎曲與發(fā)電機勵磁電流有關(guān)，但運行過程中勵磁電流一般隨有功負荷的增加而增加。因此只要振動與負荷有關(guān)，屬于熱彎曲的可能性就很大。下面介紹詳細的診斷方法。

01 振動與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系

如果1X 振動的大小與轉(zhuǎn)子電流（勵磁電流）有關(guān)，則意味發(fā)電機轉(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)電機的熱彎曲時，首先要觀察1X振動與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系。

振動與電流有關(guān)，并不意味著兩者是一一對應(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，則兩者的對應(yīng)關(guān)系較差。

在診斷熱彎曲的振動試驗中，應(yīng)該交替改變轉(zhuǎn)子電流和有功負荷，觀察振動的變化規(guī)律。試驗時改變其中一項時，另一項保持不變，在振動穩(wěn)定之后，改變另外一項。如果試驗結(jié)果表明振動與電流有關(guān)，說明發(fā)電機存在熱彎曲。

有的機組無法直接測量轉(zhuǎn)子電流，但在有功負荷一定的條件下，轉(zhuǎn)子電流與無功負荷相對應(yīng)。因此，也可以通過測量振動與無功負荷的關(guān)系來判斷熱彎曲。西屋公司制訂的該項試驗的方案（該公司稱為熱穩(wěn)定性試驗）見表1。

表1 發(fā)電機熱穩(wěn)定性試驗方案

需要注意的是：轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量與轉(zhuǎn)子電流是一一對應(yīng)的，但是與無功負荷并不一一對應(yīng)。無功負荷一定時，若有功負荷不同，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，在進行試驗時最好直接觀察振動與轉(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，將破壞冷卻的對稱性，使轉(zhuǎn)子橫截面出現(xiàn)溫度不對稱，引起轉(zhuǎn)子的彎曲。由此引起的振動與轉(zhuǎn)子電流和冷卻介質(zhì)的溫度有關(guān)。診斷要點如下：

①振動與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系。存在不均勻冷卻時，振動（嚴格地講，應(yīng)該是振動變量）與轉(zhuǎn)子電流有比較好的對應(yīng)關(guān)系。從理論上講，振動應(yīng)與電流的平方成正比，從實測看也大體符合這個規(guī)律。

②停機過程的振動和轉(zhuǎn)子的彎曲。在轉(zhuǎn)子處于熱態(tài)的情況下迅速解列停機，由于熱彎曲尚未完全恢復(fù)，經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速的振動通常比啟動過程大；停機后立即測量轉(zhuǎn)子的彎曲值，也將比開機前大。

③振動與冷卻介質(zhì)溫度的關(guān)系。存在不均勻冷卻時，冷卻介質(zhì)的溫度越低，振動越大（嚴格地說應(yīng)該是熱變量越大）；反之，冷卻介質(zhì)的溫度越高，振動越小。

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，隨著冷卻介質(zhì)溫度的升高，雖然轉(zhuǎn)子的溫度也會升高，但是轉(zhuǎn)子徑向溫差卻會減小，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，即相當于冷卻系統(tǒng)退出運行，此時即便存在著冷卻通道的堵塞，轉(zhuǎn)子也不會出現(xiàn)溫度不對稱。

因此通過觀察冷卻介質(zhì)的溫度對振動的影響，就可以判斷是否存在不均勻冷卻。試驗時，改變水溫（水內(nèi)冷機組）和氫溫（氫內(nèi)冷機組），然后測量振動的變化，進而判斷是否存在不均勻冷卻。對于雙流式氫冷系統(tǒng)，還可以改變發(fā)電機某一側(cè)氫冷器的溫度測量振動，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)故障引起的振動比較，它又有若干明顯不同的特點：

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

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

③振動的突變現(xiàn)象。當線圈的膨脹受到約束時，在某一時刻有的線圈沖破約束使應(yīng)力釋放，振動將發(fā)生突變；如果某一個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，這時振動也會突變。

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

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。再次并網(wǎng)后振動將明顯改善。需要注意的是：整個過程要在轉(zhuǎn)子仍處于熱態(tài)的情況下完成。如果解列后拖延的時間過長，轉(zhuǎn)子已經(jīng)冷卻（線圈也收縮回來），這時再定速和并網(wǎng)的話，振動將呈現(xiàn)原始狀態(tài)。

⑤振動的可恢復(fù)性。有的發(fā)電機存在線圈膨脹受阻，在經(jīng)過一段時間的運行后，可以膨脹出來，于是振動恢復(fù)正常。

3）匝間短路

匝間短路既可以破壞轉(zhuǎn)子溫度分布的對稱性，又可以影響線圈的膨脹。但是從已有的觀測看，對后者的影響是主要的。