周源 曾爽

摘要：抽水蓄能電站近幾年發(fā)展迅速，在電網(wǎng)事故備用、調(diào)峰調(diào)頻中，起到重要作用。發(fā)電電動(dòng)機(jī)軸承結(jié)構(gòu)各電站的設(shè)計(jì)大同小異，并且直接影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)抽水蓄能電站軸承瓦缺陷進(jìn)行了分析，并提出對(duì)策和建議，為其他電站提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能；電廠發(fā)電電動(dòng)；對(duì)策

中圖分類號(hào)：TV743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

以國內(nèi)一些大型抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)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(fā)電電動(dòng)機(jī)軸承瓦的設(shè)計(jì)和運(yùn)維提供了有益參考。

1、抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)相關(guān)內(nèi)容概述

（1）抽水蓄能電站的工作原理是指其利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能將水抽至上水庫，而在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的方式。其提高了電網(wǎng)的綜合利用效率，同時(shí)對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)壓和周波起到了重要的作用，是一種新型的電站運(yùn)行模式。抽水蓄能電站是目前電力系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)效益最高、使用壽命周期最長、裝機(jī)容量大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的儲(chǔ)能裝置。它對(duì)于我國智能電網(wǎng)的發(fā)展水平也起到了關(guān)鍵的支撐作用。（2）抽水蓄能電站類型多樣，目前已由以往側(cè)重于用電負(fù)荷中心的初級(jí)階段發(fā)展到綜合能源基地、送出和落地端多方協(xié)同發(fā)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(diào)節(jié)性能可分為季、周、日調(diào)節(jié)抽水蓄能電站。（3）作為抽水蓄能電站中的核心設(shè)備之一，發(fā)電電動(dòng)機(jī)起到了關(guān)鍵性的作用，其既可當(dāng)作發(fā)電機(jī)使用，又能當(dāng)作電動(dòng)機(jī)使用。常見的發(fā)電電動(dòng)機(jī)按照其主軸位置可分為立式和臥式兩種。（4）發(fā)電電動(dòng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)方面的因素：其一，電力系統(tǒng)條件。主要評(píng)估參數(shù)有電抗、啟動(dòng)功率、電壓降、穩(wěn)定性、工況轉(zhuǎn)換次數(shù)、符合頻率控制等；其二，電機(jī)設(shè)計(jì)要求。主要評(píng)估參數(shù)有電壓等級(jí)、絕緣等級(jí)、允許溫升、設(shè)計(jì)尺寸限制等；其三，水力機(jī)械條件。主要評(píng)估參數(shù)有轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和安裝條件等。

2、抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)

（1）根據(jù)抽水蓄能電站的特點(diǎn)，其運(yùn)行機(jī)制每天啟停和工況轉(zhuǎn)換頻次多達(dá)3次以上，這就要求發(fā)電電動(dòng)機(jī)必須適應(yīng)這樣的工作機(jī)制，才能在電力系統(tǒng)中承擔(dān)起調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相等任務(wù)。（2）在抽水工況環(huán)境下，機(jī)組在電網(wǎng)低谷時(shí)吸收電網(wǎng)多余的功，將電能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能；在發(fā)電工況環(huán)境下，在電網(wǎng)高峰期將以上勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，這兩種工況的轉(zhuǎn)向正好相反。發(fā)電電動(dòng)機(jī)需要符合以上雙向運(yùn)轉(zhuǎn)來設(shè)計(jì)，其軸承結(jié)構(gòu)和通風(fēng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)也需要考慮雙向旋轉(zhuǎn)。（3）為了確保發(fā)電電動(dòng)機(jī)在抽水工況下啟動(dòng)電流平穩(wěn)，必須要制定專門的啟動(dòng)措施。其相較于傳統(tǒng)的水輪發(fā)電機(jī)組具有尺寸小、磁極對(duì)數(shù)少、通風(fēng)冷卻難度高等特定。（4）發(fā)電電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。常見的啟動(dòng)方式有異步啟動(dòng)、同步啟動(dòng)和靜止變頻等方式，一般根據(jù)總裝機(jī)容量來確定。根據(jù)國際上目前使用情況來看，靜止變頻起動(dòng)方式能較好的配合抽水蓄能電站的運(yùn)行模式而成為主流的起動(dòng)方式。

3、對(duì)策建議

3.1推力瓦受損

3.1.1規(guī)劃設(shè)計(jì)

設(shè)備廠家應(yīng)對(duì)機(jī)組各種運(yùn)行條件下和典型轉(zhuǎn)速點(diǎn)推力軸承及導(dǎo)軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強(qiáng)度等進(jìn)行分析計(jì)算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計(jì)算報(bào)告。

3.1.2制造安裝

為保證機(jī)組推力軸承瓦在任何情況下（包括低速轉(zhuǎn)動(dòng)階段）不發(fā)生損傷，高壓注油系統(tǒng)的運(yùn)行壓力穩(wěn)定值應(yīng)大于廠家的計(jì)算保證值?，F(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)，設(shè)備廠家應(yīng)提供正式的整定值計(jì)算報(bào)告并指導(dǎo)調(diào)試。高壓注油泵出口安全閥整定值應(yīng)不小于設(shè)備廠家計(jì)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(shí)沖擊壓力。

3.1.3運(yùn)維管理

復(fù)核高壓注油泵出口安全閥整定值，應(yīng)不小于設(shè)備廠家計(jì)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(shí)沖擊壓力。每年對(duì)高壓注油系統(tǒng)安全閥進(jìn)行調(diào)整校驗(yàn)并做好記錄。定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進(jìn)行1次系統(tǒng)性趨勢(shì)分析；軸承溫度有異常變化時(shí)，應(yīng)檢查軸承和油、水系統(tǒng)工作情況，必要時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。復(fù)核高壓注油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行壓力報(bào)警整定值，應(yīng)滿足廠家提供的各工況條件下的計(jì)算保證值。高壓注油泵壓力信號(hào)作為機(jī)組啟動(dòng)的必要條件。

3.2上導(dǎo)瓦受損

3.2.1規(guī)劃設(shè)計(jì)

導(dǎo)軸承支撐方式宜采用球面支撐，保證導(dǎo)瓦徑向和切向調(diào)整靈活。導(dǎo)軸承瓦出廠驗(yàn)收時(shí)應(yīng)進(jìn)行全面的性能試驗(yàn)和無損檢測(cè)，對(duì)于巴氏合金瓦，還應(yīng)對(duì)成品瓦的合金成分、硬度、金相組織進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)備交貨時(shí)應(yīng)提交正式檢測(cè)報(bào)告。

3.2.2制造安裝

加強(qiáng)出廠驗(yàn)收，見證重要的出廠檢測(cè)試驗(yàn)。

3.2.3運(yùn)維管理

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進(jìn)行1次系統(tǒng)性趨勢(shì)分析；軸承溫度有異常變化時(shí)，應(yīng)檢查軸承和油、水系統(tǒng)工作情況，必要時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。導(dǎo)軸承備件更換使用前，應(yīng)對(duì)瓦面進(jìn)行無損檢測(cè)，確認(rèn)無脫胎、脫殼、裂紋等缺陷。對(duì)于巴氏合金瓦，還應(yīng)對(duì)成品瓦合金層的成分和硬度進(jìn)行檢測(cè)復(fù)核。

3.3推力瓦向內(nèi)徑移位

3.3.1規(guī)劃設(shè)計(jì)

設(shè)備廠家應(yīng)對(duì)機(jī)組各種運(yùn)行條件下和典型轉(zhuǎn)速點(diǎn)推力軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強(qiáng)度等進(jìn)行分析計(jì)算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計(jì)算報(bào)告。高壓注油系統(tǒng)出口壓力監(jiān)視應(yīng)設(shè)壓力變送器和壓力開關(guān)，分別用于監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)方監(jiān)視和現(xiàn)地邏輯

控制。

3.3.2制造安裝

高壓注油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行壓力報(bào)警整定值應(yīng)滿足設(shè)備廠家提供的各工況條件下的計(jì)算保證值。

3.3.3運(yùn)維管理

高壓注油泵壓力信號(hào)作為機(jī)組啟動(dòng)的必要條件。定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進(jìn)行1次系統(tǒng)性趨勢(shì)分析；軸承溫度有異常變化時(shí)，應(yīng)檢查軸承和油、水系統(tǒng)工作情況，必要時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。機(jī)組停機(jī)時(shí)間超過5d，應(yīng)手動(dòng)啟動(dòng)高壓注油系統(tǒng)或采用其他方式進(jìn)行頂轉(zhuǎn)子試驗(yàn)，防止推力軸承瓦面油膜消失后發(fā)生粘黏。結(jié)合機(jī)組定檢或C修，對(duì)推力瓦和導(dǎo)軸承進(jìn)行外觀檢查，必要時(shí)進(jìn)行抽瓦檢查。

結(jié)束語

抽水蓄能機(jī)組與常規(guī)水電機(jī)組相比較，最主要的特點(diǎn)就是：大容量、高轉(zhuǎn)速、頻繁起停、正反轉(zhuǎn)、啟停快，運(yùn)行工況復(fù)雜，機(jī)組不僅要承受高轉(zhuǎn)速下的高負(fù)荷，而且要承受在起停、正反轉(zhuǎn)過程中交變負(fù)荷，工況轉(zhuǎn)換中的沖擊負(fù)荷，軸承在此起到重要作用，對(duì)設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)維的要求都非常高。

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