1000MW级循环水泵电动机的开发

顾海芳，蒋建军

（1.上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240；2.上海电机学院 上海 200240 ）

1 引言

当前，大型火电厂新上马的项目都是1000MW级，根据国家发改委的精神，认为国内现有的电机制造业完全有能力制造出1000MW级电站辅机，没有必要再从国外进口，这样可以为国家节省大量的外汇。国外进口电机的缺点是不仅价格昂贵而且交货周期长。更为离谱的是，它们的备件价格有时往往要抵一台电机的价格。正是在这种以国产电机替代进口电机的大背景下，上海电机厂有限公司抓住了这个有利的机遇，组织技术骨干大力研发了1000MW级电厂循环水泵配套用大型立式笼型异步电动机。1000MW 级电厂循环水泵配套用大型立式笼型异步电动机的开发是从以往生产的300MW和600MW级火电厂配套电机的基础上加以开发并且从中优化改进而来的，有着成熟的生产制造经验和设计基础。

2 电机设计

2.1 主要部件设计

机座结构采用不对称八边形焊接结构，如图1所示。机座铁心部分两机壁之间再加一道中壁，与铁心中的弧形板形成整体。这种结构比早年开发的四边形结构更加平稳，刚性得到大大改善，外观上更加漂亮，更加方便用户安装电机。这种改进既保证电动机的通风效果，又不增加机座的重量，却可以大大增加机座的刚性。

图1 机座结构

在转子两端沿着压圈内径结合焊筋轴进行封焊（如图2所示，序号1、2、3位封板），迫使从焊筋轴这边的进风口风速大大提高，这种改进在转子外径大、极数多的电机上得到了很好的应用，试验证明温升能降低10～15K。

2.2 推力轴承的选用

推力轴承为先进的圆柱形推力瓦，它优于过去的扇形瓦，瓦体工作表面浇铸锡基巴氏合金，圆柱形推力瓦与承板之间，加垫碟形弹簧支承，以保证推力负荷的均匀分配，并克服了传统的推力轴承需人工调整平面的麻烦，使安装调试变得更方便，且减少了因装配偏差而引发的烧瓦事故。

图2 转子设计

2.2.1 导瓦部分

轴承导瓦体由锻钢制成，滑动表面浇铸锡基巴氏合金，在需要时导瓦也可以个别地进行更换。由于采用了带有刻度的微调装置来调整导瓦，所以在试运行和安装过程中，它可改变导瓦的弹性和油膜的阻尼特性，从而将改变与转轴挠度有关的临界转速，因此个别调整导瓦时必须考虑机器内部转子中心产生的偏移。

对大型立式电机而言，承受较大轴向推力的推力轴承的发热问题一直是电机能否安全稳定运行的关键，在运行中轴承发生的热损耗，由油箱内附加的冷却水管通过循环水带走。润滑油通过支架上设计的沟槽流入承板与支架挡油筒之间，分别进入推力瓦、导轴瓦工作面，之后从导轴承座上出油孔流出，将轴承的运行温度控制在较低水平从而保证电机安全稳定运行。在防止轴承漏油方面，有着成熟的设计及运行经验，采用特殊设计的润滑油密封结构，彻底杜绝了轴承的漏油现象。轴承的油密封结构综合了德国 RENK公司与英国MICHAL公司的油封设计优点；为防止轴承室气压高于壳体外大气压而造成的油气外逸，采用了油密封结构及加装呼吸器的双重油封结构。

2.2.2 安装要点

（1）第一步先将盖板螺钉拧下，将盖板连同轴罩一起取下；第二步将导瓦座上的测温元件拧下，然后将导瓦座上的密封组件及紧固件取出，先拧松刻度套上两只止动螺钉，然后拧松调节机构，将导瓦取出，再将导瓦座取出；第三步将推力头取出，将轴承的其余部分安装在电机止口上。

（2）套入推力头，要缓慢地、小心地套入，防止推力头碰坏装在挡油筒上的密封件。 特别注意热套最高温度不超过130℃。

（3）将两个圆弧键装入电机转轴的环形槽内，用螺钉紧固好(或用其他锁紧装置紧固好)。

（4）先找轴承中心，调整导瓦和推力头，使它们处在轴承中心位置，然后用手或扳手逆时针旋转导瓦调整螺钉，保证导瓦单边间隙为0.1～0.18mm。

（5）装推力瓦、导轴瓦的测温元件。

3 工艺制造方案

（1）机座：定子机座焊接件将采用数控6.3m立式车床加工。为保证铁心内圆与机座二端止口同心及机座二端面与内圆的垂直，待铁心套入机座后将以铁心内圆为基准校准，车正二端止口和端面。

（2）定子铁心：定子铁心冲片为扇形片外压装结构。冲片将使用国内最先进的德国引进的数控自动休乐360t或万家顿400t冲床制造。冲片在压装工具内叠片，用定位杆与扇形片的外圆缺口配合定位，定位杆事先校垂直度。叠片时使用同一吊冲片，避免各吊冲片漆膜不均匀造成铁心倾斜，且注意压圈及标记孔位置。同时在叠至50mm高度后按每拼2根定位棒放置，每叠完一档应检查每档长度不超过名义尺寸的±1mm,并注意与前几档叠片尺寸互补，检查槽形及铁心内径应符合图纸要求。

（3）定子绕组与装配：上海电机厂有限公司具有亚洲最先进的电机线圈制造设备，包括从加拿大引进的文森特公司的数控绕线和拉形设备以及巴特公司的绕包机器人。每台电机在嵌线前将预装端箍和支架，然后试嵌一只线圈，再固定端箍和支架。定子嵌线和线圈端部绑扎将按上海电气电机厂有限公司工艺守则0A961.016和0A624.002要求进行。

（4）定子：在定子机座精加工（保证其垂直度和同心度）后，装挡风圈、接电缆线。推力轴承座中的定位销孔在机座精加工后，与机座配钻。

（5）转子：电动机转子鼠笼材料采用铜排结构。转子导电杆在槽内需要做槽内固定以防止松动。上海电机厂有限公司将采用数控转子滚挤设备按图样和文件要求保证每根导电杆在槽内的紧度和深度一致。转子导电杆与端环焊接采用中频焊接工艺，使用ISOLAR焊接机。导电杆与端环装配焊接后转子将经过浸漆工艺，然后车转子铁心外圆、端环外圆及端面并装风扇后做动平衡。转子超速按最高工作转速的1.2倍，在电机总装试验时同时进行。

（6）转子铁心：转子铁心为扇形片压装。冲片将使用德国引进的数控自动休乐360t或万家顿400t冲床制造。转子冲片压装采取外压装内定位。铁心叠至中间加压一次，铁心加热热套轴后在热态下再次扳紧螺母，铁心冷至室温后连同转轴搁平，导电杆穿笼后在顺数、倒数第二档铁心处胀笼。用清洗剂清洗导电杆和端环焊接部，涂上糊状钎剂后银焊。

（7）轴：转子锻件在粗加工后将经过超声波探伤。然后将立筋采用埋弧焊工艺焊在轴上。整个焊接过程将按上海电气电机厂有限公司 0A961.124工艺守则进行。焊筋后修磨焊缝并经热处理除应力和磁粉探伤。轴将在重型数控车床上加工，粗精车各档尺寸。各工序间将有合适的防锈处理。

4 试验结果

在电机总装结束以后，需对电机进行出厂试验，确认电机的机械性能并对电机的电气性能进行测量，以保证电机的性能达标。试验项目见表1。

5 应用情况

已经开发的循环水泵配套用大型立式笼型异步电动机近三年取得了很好的经济效益（按商务部采购合同计算累计）。2006年年实现产值1.5亿元、2007年年实现产值1.2亿元、2008年年实现产值1.9亿元。近期已应用于：

（1）与奥地利安德利茨公司在北仑港电厂2×1000MW 循环水泵配套电动机上的合作，规格为YLKS1400-20，3800kW，20P，6kV电动机。

（2）与无锡日立泵有限公司在天津北疆发电厂2×1000MW 超超临界燃煤机组的循环水泵配套电动机的合作，规格为YLKS1600-18，6100kW，18P，10kV电动机。

（3）与无锡日立泵有限公司在华能金陵电厂二期工程 2×1030MW 超临界燃煤发电机组循环水泵配套电动机的合作，规格为：YLKS1250-20，3600kW，20P，6kV电动机。

6 结论

（1）机座从传统的四边形焊接结构，做成不对称八边形焊接结构，既美观又保证电动机通风效果。

（2）转子两端沿着压圈内径结合焊筋轴进行封焊，有效降低温升。

表1 试验项目

一般技术性能指标

1000MW 级循环水泵配套用立式笼型异步电机的成功开发，预示着国产电机完全能够替代进口电机，由此打开了国内1000MW级火电厂辅机配套的电动机市场，逐步使上海电机厂有限公司的循环泵电机在国内的市场取得领先地位，并逐步向国际市场延伸。