抽水蓄能電廠發電電動機軸承瓦缺陷分析及對策

周源 曾爽

摘要：抽水蓄能電站近幾年發展迅速，在電網事故備用、調峰調頻中，起到重要作用。發電電動機軸承結構各電站的設計大同小異，并且直接影響機組的穩定運行。本文對抽水蓄能電站軸承瓦缺陷進行了分析，并提出對策和建議，為其他電站提供了有益參考。

關鍵詞：抽水蓄能；電廠發電電動；對策

中圖分類號：TV743 文獻標識碼：A

引言

以國內一些大型抽水蓄能電站發電電動機軸承瓦典型缺陷為例，分析其原因，介紹其缺陷處理，為今后抽水蓄能發電電動機軸承瓦的設計和運維提供了有益參考。

1、抽水蓄能電站發電電動機相關內容概述

（1）抽水蓄能電站的工作原理是指其利用電力負荷低谷時的電能將水抽至上水庫，而在電力負荷高峰期再放水至下水庫發電的方式。其提高了電網的綜合利用效率，同時對于電網系統的穩壓和周波起到了重要的作用，是一種新型的電站運行模式。抽水蓄能電站是目前電力系統中經濟效益最高、使用壽命周期最長、裝機容量大、運行穩定可靠的儲能裝置。它對于我國智能電網的發展水平也起到了關鍵的支撐作用。（2）抽水蓄能電站類型多樣，目前已由以往側重于用電負荷中心的初級階段發展到綜合能源基地、送出和落地端多方協同發展的新局面。常見的抽水蓄能電站按照有無天然徑流可分為純抽水蓄能電站和混合式抽水蓄能電站；按照水庫調節性能可分為季、周、日調節抽水蓄能電站。（3）作為抽水蓄能電站中的核心設備之一，發電電動機起到了關鍵性的作用，其既可當作發電機使用，又能當作電動機使用。常見的發電電動機按照其主軸位置可分為立式和臥式兩種。（4）發電電動機的選型設計主要考慮三個方面的因素：其一，電力系統條件。主要評估參數有電抗、啟動功率、電壓降、穩定性、工況轉換次數、符合頻率控制等；其二，電機設計要求。主要評估參數有電壓等級、絕緣等級、允許溫升、設計尺寸限制等；其三，水力機械條件。主要評估參數有轉速、轉向、轉動慣量和安裝條件等。

2、抽水蓄能電站發電電動機的主要特點

（1）根據抽水蓄能電站的特點，其運行機制每天啟停和工況轉換頻次多達3次以上，這就要求發電電動機必須適應這樣的工作機制，才能在電力系統中承擔起調峰、調頻、調相等任務。（2）在抽水工況環境下，機組在電網低谷時吸收電網多余的功，將電能轉化為勢能；在發電工況環境下，在電網高峰期將以上勢能轉化為電能，這兩種工況的轉向正好相反。發電電動機需要符合以上雙向運轉來設計，其軸承結構和通風冷卻系統設計也需要考慮雙向旋轉。（3）為了確保發電電動機在抽水工況下啟動電流平穩，必須要制定專門的啟動措施。其相較于傳統的水輪發電機組具有尺寸小、磁極對數少、通風冷卻難度高等特定。（4）發電電動機的起動。常見的啟動方式有異步啟動、同步啟動和靜止變頻等方式，一般根據總裝機容量來確定。根據國際上目前使用情況來看，靜止變頻起動方式能較好的配合抽水蓄能電站的運行模式而成為主流的起動方式。

3、對策建議

3.1推力瓦受損

3.1.1規劃設計

設備廠家應對機組各種運行條件下和典型轉速點推力軸承及導軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強度等進行分析計算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計算報告。

3.1.2制造安裝

為保證機組推力軸承瓦在任何情況下（包括低速轉動階段）不發生損傷，高壓注油系統的運行壓力穩定值應大于廠家的計算保證值。現場安裝調試時，設備廠家應提供正式的整定值計算報告并指導調試。高壓注油泵出口安全閥整定值應不小于設備廠家計算的在推力軸承瓦面高壓油室所形成的使推力軸承鏡板與推力瓦完全脫開的瞬時沖擊壓力。

3.1.3運維管理

復核高壓注油泵出口安全閥整定值，應不小于設備廠家計算的在推力軸承瓦面高壓油室所形成的使推力軸承鏡板與推力瓦完全脫開的瞬時沖擊壓力。每年對高壓注油系統安全閥進行調整校驗并做好記錄。定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進行1次系統性趨勢分析；軸承溫度有異常變化時，應檢查軸承和油、水系統工作情況，必要時應停機檢查。復核高壓注油系統穩定運行壓力報警整定值，應滿足廠家提供的各工況條件下的計算保證值。高壓注油泵壓力信號作為機組啟動的必要條件。

3.2上導瓦受損

3.2.1規劃設計

導軸承支撐方式宜采用球面支撐，保證導瓦徑向和切向調整靈活。導軸承瓦出廠驗收時應進行全面的性能試驗和無損檢測，對于巴氏合金瓦，還應對成品瓦的合金成分、硬度、金相組織進行檢測，其結果應滿足相關標準要求。設備交貨時應提交正式檢測報告。

3.2.2制造安裝

加強出廠驗收，見證重要的出廠檢測試驗。

3.2.3運維管理

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進行1次系統性趨勢分析；軸承溫度有異常變化時，應檢查軸承和油、水系統工作情況，必要時應停機檢查。導軸承備件更換使用前，應對瓦面進行無損檢測，確認無脫胎、脫殼、裂紋等缺陷。對于巴氏合金瓦，還應對成品瓦合金層的成分和硬度進行檢測復核。

3.3推力瓦向內徑移位

3.3.1規劃設計

設備廠家應對機組各種運行條件下和典型轉速點推力軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強度等進行分析計算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計算報告。高壓注油系統出口壓力監視應設壓力變送器和壓力開關，分別用于監控系統遠方監視和現地邏輯

控制。

3.3.2制造安裝

高壓注油系統穩定運行壓力報警整定值應滿足設備廠家提供的各工況條件下的計算保證值。

3.3.3運維管理

高壓注油泵壓力信號作為機組啟動的必要條件。定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進行1次系統性趨勢分析；軸承溫度有異常變化時，應檢查軸承和油、水系統工作情況，必要時應停機檢查。機組停機時間超過5d，應手動啟動高壓注油系統或采用其他方式進行頂轉子試驗，防止推力軸承瓦面油膜消失后發生粘黏。結合機組定檢或C修，對推力瓦和導軸承進行外觀檢查，必要時進行抽瓦檢查。

結束語

抽水蓄能機組與常規水電機組相比較，最主要的特點就是：大容量、高轉速、頻繁起停、正反轉、啟停快，運行工況復雜，機組不僅要承受高轉速下的高負荷，而且要承受在起停、正反轉過程中交變負荷，工況轉換中的沖擊負荷，軸承在此起到重要作用，對設計、制造、安裝、運維的要求都非常高。

參考文獻

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