抽水蓄能电厂发电电动机轴承瓦缺陷分析及对策

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　　摘要：抽水蓄能电站近几年发展迅速，在电网事故备用、调峰调频中，起到重要作用。发电电动机轴承结构各电站的设计大同小异，并且直接影响机组的稳定运行。本文对抽水蓄能电站轴承瓦缺陷进行了分析，并提出对策和建议，为其他电站提供了有益参考。
　　关键词：抽水蓄能；电厂发电电动；对策
　　中图分类号：TV743 文献标识码：A
　　引言
　　以国内一些大型抽水蓄能电站发电电动机轴承瓦典型缺陷为例，分析其原因，介绍其缺陷处理，为今后抽水蓄能发电电动机轴承瓦的设计和运维提供了有益参考。
　　1、抽水蓄能电站发电电动机相关内容概述
　　（1）抽水蓄能电站的工作原理是指其利用电力负荷低谷时的电能将水抽至上水库，而在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的方式。其提高了电网的综合利用效率，同时对于电网系统的稳压和周波起到了重要的作用，是一种新型的电站运行模式。抽水蓄能电站是目前电力系统中经济效益最高、使用寿命周期最长、装机容量大、运行稳定可靠的储能装置。它对于我国智能电网的发展水平也起到了关键的支撑作用。（2）抽水蓄能电站类型多样，目前已由以往侧重于用电负荷中心的初级阶段发展到综合能源基地、送出和落地端多方协同发展的新局面。常见的抽水蓄能电站按照有无天然径流可分为纯抽水蓄能电站和混合式抽水蓄能电站；按照水库调节性能可分为季、周、日调节抽水蓄能电站。（3）作为抽水蓄能电站中的核心设备之一，发电电动机起到了关键性的作用，其既可当作发电机使用，又能当作电动机使用。常见的发电电动机按照其主轴位置可分为立式和卧式两种。（4）发电电动机的选型设计主要考虑三个方面的因素：其一，电力系统条件。主要评估参数有电抗、启动功率、电压降、稳定性、工况转换次数、符合频率控制等；其二，电机设计要求。主要评估参数有电压等级、绝缘等级、允许温升、设计尺寸限制等；其三，水力机械条件。主要评估参数有转速、转向、转动惯量和安装条件等。
　　2、抽水蓄能电站发电电动机的主要特点
　　（1）根据抽水蓄能电站的特点，其运行机制每天启停和工况转换频次多达3次以上，这就要求发电电动机必须适应这样的工作机制，才能在电力系统中承担起调峰、调频、调相等任务。（2）在抽水工况环境下，机组在电网低谷时吸收电网多余的功，将电能转化为势能；在发电工况环境下，在电网高峰期将以上势能转化为电能，这两种工况的转向正好相反。发电电动机需要符合以上双向运转来设计，其轴承结构和通风冷却系统设计也需要考虑双向旋转。（3）为了确保发电电动机在抽水工况下启动电流平稳，必须要制定专门的启动措施。其相较于传统的水轮发电机组具有尺寸小、磁极对数少、通风冷却难度高等特定。（4）发电电动机的起动。常见的启动方式有异步启动、同步启动和静止变频等方式，一般根据总装机容量来确定。根据国际上目前使用情况来看，静止变频起动方式能较好的配合抽水蓄能电站的运行模式而成为主流的起动方式。
　　3、对策建议
　　3.1推力瓦受损
　　3.1.1规划设计
　　设备厂家应对机组各种运行条件下和典型转速点推力轴承及导轴承油膜厚度、压力，轴承受力、强度等进行分析计算，确定推力轴承瓦高压油室型式并提交正式计算报告。
　　3.1.2制造安装
　　为保证机组推力轴承瓦在任何情况下（包括低速转动阶段）不发生损伤，高压注油系统的运行压力稳定值应大于厂家的计算保证值。现场安装调试时，设备厂家应提供正式的整定值计算报告并指导调试。高压注油泵出口安全阀整定值应不小于设备厂家计算的在推力轴承瓦面高压油室所形成的使推力轴承镜板与推力瓦完全脱开的瞬时冲击压力。
　　3.1.3运维管理
　　复核高压注油泵出口安全阀整定值，应不小于设备厂家计算的在推力轴承瓦面高压油室所形成的使推力轴承镜板与推力瓦完全脱开的瞬时冲击压力。每年对高压注油系统安全阀进行调整校验并做好记录。定期检查记录各部轴承温度，每月进行1次系统性趋势分析；轴承温度有异常变化时，应检查轴承和油、水系统工作情况，必要时应停机检查。复核高压注油系统稳定运行压力报警整定值，应满足厂家提供的各工况条件下的计算保证值。高压注油泵压力信号作为机组启动的必要条件。
　　3.2上导瓦受损
　　3.2.1规划设计
　　导轴承支撑方式宜采用球面支撑，保证导瓦径向和切向调整灵活。导轴承瓦出厂验收时应进行全面的性能试验和无损检测，对于巴氏合金瓦，还应对成品瓦的合金成分、硬度、金相组织进行检测，其结果应满足相关标准要求。设备交货时应提交正式检测报告。
　　3.2.2制造安装
　　加强出厂验收，见证重要的出厂检测试验。
　　3.2.3运维管理
　　定期检查记录各部轴承温度，每月进行1次系统性趋势分析；轴承温度有异常变化时，应检查轴承和油、水系统工作情况，必要时应停机检查。导轴承备件更换使用前，应对瓦面进行无损检测，确认无脱胎、脱壳、裂纹等缺陷。对于巴氏合金瓦，还应对成品瓦合金层的成分和硬度进行检测复核。
　　3.3推力瓦向内径移位
　　3.3.1规划设计
　　设备厂家应对机组各种运行条件下和典型转速点推力轴承油膜厚度、压力，轴承受力、强度等进行分析计算，确定推力轴承瓦高压油室型式并提交正式计算报告。高压注油系统出口压力监视应设压力变送器和压力开关，分别用于监控系统远方监视和现地逻辑
　　控制。
　　3.3.2制造安装
　　高压注油系统稳定运行压力报警整定值应满足设备厂家提供的各工况条件下的计算保证值。
　　3.3.3运维管理
　　高压注油泵压力信号作为机组启动的必要条件。定期检查记录各部轴承温度，每月进行1次系统性趋势分析；轴承温度有异常变化时，应检查轴承和油、水系统工作情况，必要时应停机检查。机组停机时间超过5d，应手动启动高压注油系统或采用其他方式进行顶转子试验，防止推力轴承瓦面油膜消失后发生粘黏。结合机组定检或C修，对推力瓦和导轴承进行外观检查，必要时进行抽瓦检查。
　　结束语
　　抽水蓄能机组与常规水电机组相比较，最主要的特点就是：大容量、高转速、频繁起停、正反转、启停快，运行工况复杂，机组不仅要承受高转速下的高负荷，而且要承受在起停、正反转过程中交变负荷，工况转换中的冲击负荷，轴承在此起到重要作用，对设计、制造、安装、运维的要求都非常高。
　　参考文献
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