朱冠宏，薛小兵

（華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇 宜興 214205）

1 工程概況及發(fā)電電動機技術(shù)參數(shù)

江蘇宜興抽水蓄能電站位于宜興市西南郊,處于蘇南負荷中心，屬日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。電站以兩回500 kV出線接入華東電網(wǎng)和江蘇主網(wǎng)架，在系統(tǒng)中承擔調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用的任務(wù)。電站樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開關(guān)站和中控樓組成。電站輸水系統(tǒng)為一管兩機，輸水系統(tǒng)單管總長度約2800 m，引水系統(tǒng)進出水口設(shè)置的閘門井兼作上游調(diào)壓井，尾水隧洞全長1600 m，設(shè)有獨立的調(diào)壓井。電站裝有4臺單機容量為250 MW的立軸單級混流可逆式機組，總裝機容量1000 MW，年發(fā)電量14.9億kW·h，年抽水用電量18.6億kW·h，上、下水庫正常蓄水位分別為471.5、78.9 m。

發(fā)電電動機為立軸、懸式、空冷可逆式同步發(fā)電機，額定容量:發(fā)電工況278 MV·A，電動工況275 MW；發(fā)電工況最大持續(xù)容量:290 MV·A（cosφ=0.95滯后）；額定功率因素:發(fā)電工況0.9滯后，電動工況0.98（吸收有功，發(fā)感性無功）；額定電壓15.75 kV；額定頻率50 Hz；相數(shù)為3；額定轉(zhuǎn)速375 r/min；定、轉(zhuǎn)子絕緣等級為F級；發(fā)電機工況旋轉(zhuǎn)方向為俯視逆時針旋轉(zhuǎn)，電動機工況旋轉(zhuǎn)方向為俯視順時針旋轉(zhuǎn)。

2 發(fā)電電動機結(jié)構(gòu)

機組主軸采用二根軸結(jié)構(gòu)，發(fā)電電動機軸與水泵水輪機軸采用法蘭螺栓連接。推力軸承與上導(dǎo)軸承組成組合軸承位于轉(zhuǎn)子上方，下導(dǎo)軸承位于轉(zhuǎn)子下方。機組采用水噴霧滅火裝置和帶空氣冷卻器密閉通風系統(tǒng)。定子繞組為分相繞組，Y形接線，每相為四分支繞組構(gòu)成。發(fā)電電動機主引線和中性點引線分別布置在第三象限和+X軸位置，中性點設(shè)備柜布置在第四象限。推力軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)子上方上機架上，采用10塊軸承瓦的彈性支承結(jié)構(gòu)，并配置高壓油頂起裝置，冷卻方式為內(nèi)循環(huán)冷卻。轉(zhuǎn)子上、下方各設(shè)一個導(dǎo)軸承，導(dǎo)軸承為自潤滑、油浸式、分塊瓦可調(diào)結(jié)構(gòu)。上、下機架為輻射型鋼板結(jié)構(gòu)，上機架由中心體和8個徑向支臂和8個軸向支腿組成，再由4個徑向組合支臂將徑向力轉(zhuǎn)化成切向力作用于風洞壁上，8個支腿將軸向力轉(zhuǎn)換到定子機架上；下機架由中心體和6個徑向支臂組成。

2.1 發(fā)電電動機定子

發(fā)電機定子由機座、鐵芯、繞組組成。機座的基礎(chǔ)板用作調(diào)整機座水平和中心，埋于8機坑基礎(chǔ)內(nèi)并由基礎(chǔ)螺桿固定。定子鐵芯采用低損耗、無時效的優(yōu)質(zhì)軋硅鋼片，兩面均勻涂有絕緣漆。疊片的疊壓采用交錯疊制，分段分層壓緊法。疊片采用鴿尾鍵固定在機座上，上下兩端采用非磁性齒壓板夾牢。齒壓板可以保證鐵芯熱膨脹后有足夠的活動裕度。鐵芯的整個堆積高度方向上設(shè)有均勻分布的通風槽，通風槽采用矩形斷面的不銹鋼撐條隔成。

2.2 發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子

發(fā)電電動機機轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子支架、磁軛和磁極、集電環(huán)等組成。轉(zhuǎn)子支架為焊接鋼板結(jié)構(gòu)式，8個支臂呈輻射狀，支臂上下端部環(huán)形加強筋，并設(shè)有轉(zhuǎn)子配重塊支撐板。磁軛采用高溫度的優(yōu)質(zhì)鋼板沖制成扇形，分上、下兩段磁軛，磁軛鍵共16組，為定子和轉(zhuǎn)子磁極的冷卻提供冷風。磁極共16個，用磁極鍵固定在磁軛上，磁極上、下端裝有阻尼環(huán)。集電環(huán)設(shè)于轉(zhuǎn)子上端軸頂部，由高抗磨材料制成，勵磁主引線通過主軸中孔經(jīng)轉(zhuǎn)子磁軛上部與磁極相連，碳刷裝置采用恒壓彈簧式刷盒。

2.3 發(fā)電電動機推力、上導(dǎo)軸承

（1）推力軸承承受發(fā)電電動機和水泵水輪機轉(zhuǎn)動部分的總質(zhì)量和水泵水輪機轉(zhuǎn)輪的最大水推力的綜合負載，采用10塊軸承瓦的彈性支承結(jié)構(gòu)，推力軸承采用鏡板泵內(nèi)循，主要由油槽、推力頭、鏡板、碟簧、推力支撐環(huán)、擋油圈、推力油冷卻器、高壓油頂起裝置等組成。

（2）推力瓦總共為10塊，每塊由鋼瓦和銅瓦組合而成，碟簧支承可自動地調(diào)整水平度利于形成油膜。推力頭與鏡板通過螺栓和銷釘連接。鏡板正面為精加工面，其鏡面平面度≤0.02 mm，鏡面粗糙度Ra≤0.02。推力頭與鏡板之間及推力瓦架與底環(huán)之間設(shè)有分層絕緣墊，用以實現(xiàn)調(diào)整機組擺渡和軸電流保護功能。

（3）推力、上導(dǎo)軸承共用一只油槽，推力、上導(dǎo)油槽的油量為3.6 m3，冷卻水流量為9×10-3m3/s。推力軸承設(shè)有一套高壓油裝置，通過一臺交流常壓注油泵和一臺直流常壓注油泵將高壓油注入到各推力瓦與鏡板之間形成油膜，在機組轉(zhuǎn)速低于90%Nr時投入。

（4）上導(dǎo)軸承設(shè)于上機架內(nèi)部，為油浸、自潤滑、可調(diào)的分塊瓦型，主要由軸領(lǐng)、上導(dǎo)瓦、支撐環(huán)板、抗重螺栓、擋油板及其附件組成，主要用于承受機組運行時產(chǎn)生的徑向力和限制大軸擺度。上導(dǎo)軸承間隙根據(jù)機組盤車數(shù)據(jù)通過調(diào)整抗重螺栓來實現(xiàn)。

（5）上導(dǎo)瓦14塊為巴氏合金瓦，它貼靠于經(jīng)過精加工的上導(dǎo)軸領(lǐng)表面上，通過支撐環(huán)板上的抗重螺栓及上導(dǎo)瓦架支撐，支撐環(huán)板與機架絕緣，并設(shè)有軸電流保護裝置，防止軸電流對瓦面造成危害。

3 碳粉進入發(fā)電電動機推力、上導(dǎo)油盆原因分析

發(fā)電電動機磁極碳刷與推力、上導(dǎo)油盆蓋板在同一小室內(nèi) （見圖1）。

圖1 發(fā)電動機集電環(huán)室剖面示意

傘式發(fā)電機組上導(dǎo)油盆位于轉(zhuǎn)子磁極碳刷下方，同在一個相對密閉的集電環(huán)內(nèi)。機組長時間運行后產(chǎn)生大量的碳粉，由于集電環(huán)室3只風扇形成的氣流，碳粉在風力的作用下四處飄動，最后落在上導(dǎo)油盆蓋板及地板上。其中大部分碳粉在重力作用下，直接降落在上導(dǎo)油盆蓋板靠大軸側(cè)密封上，電站采用羊毛氈作為密封材料，其上吸附了大量的碳粉。發(fā)電機大軸與羊毛氈之間有相對運動，之間存在一定的間隙，且局部間隙相對偏大。機組運行時間久了，羊毛氈吸附的碳粉顆粒會飽和，部分碳粉會從縫隙處進入到上導(dǎo)油盆，從而影響發(fā)電電動機上導(dǎo)潤滑油的品質(zhì)，對機組的安全穩(wěn)定運行造成危害。

4 發(fā)電電動機上部油盆除塵對策

4.1 增設(shè)除塵裝置

除塵裝置示意見圖2，主要由 “保護傘”與一根集塵管路組成。

圖2 發(fā)電動機推力、上導(dǎo)油盆除塵裝置示意

在發(fā)電電動機推力頭上加裝一只 “保護傘”，除塵保護裝置的 “保護傘”用0.5 mm灰鍍鋅板，抱住大軸的部分涂抹一層樂泰5900密封膠，在接頭位置分別打 “一”字孔，在調(diào)節(jié)好 “保護傘”張力后用螺栓將其緊固。

上導(dǎo)油盆蓋板靠大軸側(cè)上方，“保護傘”下方延發(fā)電電動機推力頭一周布置汲塵管路，通過在上導(dǎo)油盆蓋板內(nèi)側(cè)螺栓上加裝夾具，固定該管路。汲塵管路采用薄壁PVC材質(zhì)，在管路靠發(fā)電電動機大軸側(cè)一圈打6 mm孔，孔距2 mm在管路上打孔作為進風口汲塵，出風口連接一吸塵器。汲塵管路的出風口連接一吸塵器，外置吸塵器的功率達到1400 W，該吸塵器的電源取自集電環(huán)室排風機動力電源，該風機隨機組啟停而啟停，通過該風機啟停控制吸塵器啟停。

4.2 更換推力、上導(dǎo)油盆

將上導(dǎo)蓋板與大軸之間羊毛氈密封更換成接觸式密封 （見圖3），接觸式密封蓋能有效地解決機組碳粉污染的問題。這種接觸式密封裝置設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)合理，其最大特點是接觸齒與轉(zhuǎn)軸直接接觸，具有良好的徑向跟蹤功能。此種接觸式密封蓋是通過完整的力學鏈來保證和約束接觸齒與轉(zhuǎn)軸之間的壓力，在這個完整力學鏈的控制下，密封裝置和轉(zhuǎn)軸之間能夠接觸，它既包含了動態(tài)的運行，又包含了靜態(tài)的需要，將動態(tài)與靜態(tài)有機地結(jié)合在一起，以滿足運行中各種壓力的需要，達到長期有效的理想密封效果，從而防止了碳粉進入上導(dǎo)油盆。

圖3 上導(dǎo)接觸式密封蓋板結(jié)構(gòu)示意

5 結(jié) 語

江蘇宜興抽水蓄能電站發(fā)電電動機啟停頻繁，2012年全年4臺機組共計1534次，抽水方向啟動967次，導(dǎo)致機組磁極碳刷磨損加速，集電環(huán)室碳粉較多。電站每臺機組每年一次C修，采取除塵措施后，發(fā)電電動機推力、上導(dǎo)油盆用油得到了根本的改善，減輕了濾油的任務(wù)，消除了設(shè)備運行隱患。

［1］劉大愷.水輪機［M］.北京:中國水利水電出版社，1996.

［2］梅祖彥.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2000.