溧蓄發電電動機結構及運行性能

魏 力，章存建，高從闖，肖先照，王艷武，劉 宇

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溧蓄發電電動機結構及運行性能

魏 力1，章存建1，高從闖1，肖先照2，王艷武2，劉 宇2

（1.江蘇國信溧陽抽水蓄能發電有限公司，常州211108；2. 哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

本文采用對比的方式介紹了溧陽抽水蓄能電站發電電動機的結構特征，以發電電動機的通風冷卻性能、振動和擺度特性、軸承熱穩定運行性能、電氣和機械性能、輔助設備運行性能為研究對象，大量運行數據表明發電電動機設計的合理性。本文對類似機組的設計和調試具有指導意義。

抽水蓄能；發電電動機；結構特征；運行性能

0 前言

抽水蓄能機組具有工況轉換復雜，運行方式靈活，快速反應等特點。機組在設計時要兼顧高轉速、雙向運行、快速轉換、調頻和調相、頻繁起動和制動等特性。因此，設計難度遠超普通機組，甚至巨型水輪發電機組[1, 2]。機組的運行性能也是一個機組設計、制造和安裝質量的綜合體現。仙游、響水澗、仙居等蓄能機組投運，標志著國內設備廠家已經完全掌握抽水蓄能機組關鍵技術。溧陽抽水蓄能電站（簡稱“溧蓄”）裝設6臺單機容量為250MW的混流式水泵水輪機-發電電動機組，為哈爾濱電機廠有限責任公司（簡稱“哈電”）獨立設計制造，是哈電對抽水蓄能機組幾十年研究、設計制造經驗和技術引進及創新的綜合運用，代表著當前國內此類型發電電動機最先進的水平[3, 4]。

1 結構特點

溧蓄發電電動機為立軸、半傘式、全空冷、三相凸極、可逆式同步發電機。發電電動機主要由定子、轉子、上導軸承、推力及下導軸承和輔助部分組成，如圖1所示。其通風系統為密閉自循環雙路徑向、無風扇端部回風方式。定子機座采用鋼板焊接的斜支臂結構。鐵心下端為大齒壓板，在工地疊片、再分段壓緊，最后采用拉緊螺桿配合碟形彈簧緊固成整體，拉緊螺桿為全絕緣結構。定子繞組為F級絕緣條式波繞組，加熱模壓固化工藝制成，采用315°不完全換位的特殊換位方式，在工地下線。推力軸承采用可自動調整負荷的單波紋彈性油箱支撐方式，裝設12塊巴氏合金瓦，并配有一套高壓油頂起系統，在機組起停過程中保護推力瓦[5, 6]。下導軸承設置16塊巴氏合金瓦，與推力軸承共用一個油槽，推導組合軸承配備一套外加泵外循環系統[7]，對整個油槽潤滑油進行熱交換。轉子支架為鋼板焊接的斜支臂結構，磁軛在工地疊裝，分段壓緊，最后與轉子支架采用復合鍵和熱加墊固定，磁極有4個“T”尾，在工地掛裝于磁軛對應“T”尾槽內，并用楔鍵固定。上機架為鋼板焊接結構，由1個中心體和8個斜支臂組成。上導軸承裝設在上機架中心體內，設置8塊巴氏合金瓦，導瓦采用球面支柱和調整墊片的徑向支撐方式，上導軸承的潤滑冷卻采用內循環方式。

圖1 發電電動機總裝配

發電電動機容量、轉速和整體結構與響水澗和蒲石河發電電動機結構相類似[8]。其良好投運表明，經過科研實驗、技術引進與創新的圓滿結合應用是成功的，如首次在發電電動機采用單波紋彈性油箱支撐并經3000t推力軸承實驗臺試驗驗證，屬世界首創，如圖2所示。表1為運行電站發電電動機主要技術數據和結構對比。

圖2 溧蓄推力軸承試驗臺試驗

表1 主要技術數據和結構對比

2 運行性能

發電電動機的運行性能是機組設計、制造和安裝質量的綜合體現，關系到整個電站的安全可靠運行。由于抽水蓄能機組運行工況較多，工況轉換較為復雜，因此運行性能也會隨著機組的水頭、季節氣溫變化而變化。

2.1 通風冷卻性能

溧陽發電電動機采用雙路徑向無風扇端部回風的通風系統?？諝鉁厣?8K計算，總風量為95.74m3/s，通風損耗為1215kW，電機帶走的損耗為2948.8kW。上風道風量分配比例為51%，下風道風量分配比例為49%。風量分配合理，風速均勻。系統設置8個空氣冷卻器，其傳熱余量為35.42%。機組抽水熱穩定后通風冷卻相關數據見表2。運行數據表明，定子各部位溫度正常，離報警值相差很遠，具有較大的裕度,完全滿足機組各種工況的安全運行。

表2 通風冷卻相關數據（溫度） °C

2.2 振動、擺度特性

機組運行的振動、擺度特性十分重要，是發電機穩定運行的重要指標。4號機組發電和抽水工況振動、擺度數據見表3。數據顯示，振動、擺度性能遠優于合同和標準要求。

2.3 軸承熱穩定運行性能

上導軸承、推力及下導組合軸承的瓦溫、油溫決定軸承是否能安全可靠穩定運行，是發電電動機關鍵的運行性能指標。6號發電電動機熱穩定后的瓦溫、油溫數據見表4。下導瓦溫略高，上、下導瓦溫度偏差略大。導瓦溫度可通過調整導瓦間隙改善，各部位瓦溫均有一定的安全余量。

2.4 電氣、機械性能

安裝過程中，溧蓄發電電動機線棒、磁極按照安裝規程進行交流和直流耐壓試驗，均一次性通過。機組調試期間，升流、升壓試驗以及涉網試驗均體現機組電氣性能的優越性。發電電動機進行發電甩負荷及水泵斷電試驗，轉動部分機械部件均無異常現象。長時間運行后全面檢查機組，所有零部件無松動、位移、裂紋、變形等現象。

表3 4號機運行振動、擺度數據 μm

表4 6號機熱穩定后瓦溫、油溫數據 °C

2.5 輔助設備運行性能

發電電動機輔助設備有吸塵系統、制動管路、高壓油頂起系統、推力外循環系統、吸油霧系統等。機組自投入商業運行以來，無油霧、碳粉粉塵、制動粉塵、甩油問題。其中推力外循環系統出現過泵噪聲達103dB，水平振動幅值達0.26mm。通過增設變頻器降低外循環系統的油流量的方式解決問題。

3 結論

溧蓄發電電動機組是哈電抽水蓄能設備國產化的鞏固和提升，其中單波紋彈性油箱的成功運用更是業內首創[8，9]，并廣泛推廣運用于深圳、豐寧、敦化、荒溝等高轉速和大容量機組。發電電動機總體運行性能優越，完全滿足機組調峰、填谷和事故備用的功能要求。

（1）發電電動機采用雙路徑向端部回風、磁軛采用通風溝加通風隙的通風系統完全滿足機組全空冷運行的需要，并且有較大的裕度。

（2）機組三段軸結構、推力頭和大軸分體把合、推力頭和轉子支架工地同鏜的結構設計便于現場軸線調整[10]。實現機組振動、擺度性能優越，達到國內同類型機組領先水平。

（3）熱穩定后，上導、下導瓦溫差較大，將瓦溫高的導瓦安裝間隙增大0.03mm，瓦溫低的導瓦安裝間隙減小0.02mm，可減小瓦溫差。

（4）熱穩定后，推力瓦溫差小于3K，并且運行穩定、可靠，充分說明單波紋彈性油箱可很好地均衡推力瓦受力，是理想的支撐結構，可廣泛運用于蓄能機組。

（5）調試期間推力外循環系統出現過泵噪聲和振動偏大的問題。目前通過增設變頻器方案解決，但必須嚴密監視高水溫時推力軸承的運行性能。在設計中應注意油槽容積、管路直徑以及循環油流量的匹配關系。

（6）機組投運以來，無油霧、甩油、粉塵問題。機組機械結構設計安全可靠，滿足過速和水泵斷電的技術規范要求。

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Structure and Operating Performance of Liyang Pumped-storage Generator-motor

WEI Li1, ZHANG Cunjian1, GAO Congchuang1, XIAO Xianzhao2, WANG Yanwu2, LIU Yu2

(1.Jiangsu Guoxin Liyang Pumped-storage Power Generating Co. Ltd, Changzhou 211108, China;2. Harbin Electric Machinery Co. Ltd., Harbin 150040, China）

This paper introduces the structural feature of generator-motor for Liyang Pumped-storage Power Station and takes the ventilation cooling performance, vibration and runout characteristics, the thermal stable performance of bearing, electrical and mechanical properties ,etc. as the object of the research. A large number of operating data shows that the design of generator-motor is reasonable. This paper has guiding significance for the design and commissioning of the similar units.

pumped-storage; generator-motor; structural feature; operating performance

TM312

A

1000-3983(2017)-0040-03

2017-07-07

魏力（1978-），2001年畢業于南京工程學院發電廠及電力系統專業，現從事抽水蓄能電站生產運行管理工作，工程師。