发电电动机推力及下导轴承外加泵循环冷却系统

(1哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040；2江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司，江苏常州 213334)

0 引言

最近几年，我国抽水蓄能发展势头迅猛，总装机容量已经超过日本，成为全球第一。目前国产大容量高转速的伞式发电电动机由于转速、轴系等因素的限制，一般推力和下导轴承采用组合式结构[1]。对于发电电动机而言，循环冷却方式的选择尤为重要，直接影响到推力及下导轴承的运行稳定性。发电电动机常用的外循环冷却系统有导瓦泵外循环冷却系统，镜板泵外循环冷却系统，外加泵循环冷却系统。抽水蓄能机组发电电动机具有转速高、容量大、轴承损耗大的特点。外加泵循环的冷却系统具有油流量可以调整、空间不受限制、换热方式选择灵活等特点，因此在行业内越来越受到青睐。

目前采用外加泵循环冷却系统并且已经投运的电站有溧阳、深圳等蓄能电站，并且居多在建电站如荒沟、文登、敦化等蓄能机组也采用外加泵外循环冷却系统的方式。本文重点介绍了溧阳抽水蓄能发电电动机推力及下导轴承外加泵循环冷却系统的结构特点，进一步分析并处理了该系统常发生的常见问题。

1 外加泵循环系统结构[2，3]

溧阳抽水蓄能发电电动机推力及下导轴承外循环冷却系统设置两套螺杆泵组，在运行过程中互为主备(两套泵组轮流工作，当一套电机泵组出现故障时，自动启动另一套电机泵组)。采用两套板式换热器，一主一备，两组之间可以通过进出水管路上的阀门自由切换，板式换热器热交换计算数据如表1所示。两套油过滤器和两套水过滤器，均为一套工作，另一套备用，当一套出现问题是可以通过切换阀，切换到另一套系统。吸油管、回油管管径为DN250，与油槽相连。管路上设置有超声波流量计、滤网、蝶阀、泄压阀、温度和压力传感器等部件。溧蓄推力及下导轴承外循环冷却系统如图1所示。

表1 溧蓄板式换热器热交换计算数据

图1 推力及下导外循环冷却系统图

推力及下导轴承外循环冷却系统控制部分有启动控制柜和一个电机变频柜，属于二次控制部分，不在本章介绍范围内。

2 外加泵外循环系统常见问题

发电电动机推力及下导轴承外加泵外循环系统在使用的过程中出现一系列问题，如管路振动较大，泵噪声较大，螺杆泵咬死等问题。针对不同问题采用不同的策略，最终将问题解决。

2.1 泵振动和噪声问题[4]

溧阳抽水蓄能电站多台机组在调试期间外循环系统泵噪声和管路系统振动大的问题。每台机组现象相同，泵的噪声在97dB～103dB，泵的振动水平幅值最大达0.26mm。另外，深圳电站机组调试期间也存在类似问题。一方面，噪声污染厂房环境，长时间对人的身心造成伤害；另一方面，长期异常振动会影响到管路上安装的自动化原件以及泵的使用寿命。

泵产生异常振动和噪声的主要原因是外循环装置流量较大、管内流速较高，润滑油内微小气泡来不及释就经过螺杆泵啮合区，溃灭所致。大量的气泡发生溃灭，最终导致泵发出噪声和振动。针对此原因，结合推力及下导轴承的结构及外循环结构形式。溧蓄机组外循环系统泵组电动机额定转速为1490r/min，为变频电机。通过增加变频装置来改变电机的转速，从1490r/min降低到900r/min。通过改变电机转速，从而改变推力外循环系统的循环流量。循环流量从6700L/min降低到原先的60.4%，噪声从103dB左右降低到89dB左右，泵的振幅从0.26mm降低到0.07mm左右，具体见表2。深蓄机组外循环产生振动和噪声的机理与溧阳电站相同，外循环系统的两组运行一组备用的运行方式改为一组运行两组备用的方式，从而降低外循环流量，进而改变外循环泵的振动和噪声。

表2 溧蓄6号机推力外循环变频器方案试验数据

2.2 螺杆泵咬死问题

溧阳电站曾出现过多次螺杆泵咬死的情况，如图2、图3所示。通过现场拆验可知，主动螺杆、从动螺杆和衬套损坏严重，螺杆根部和相互啮合的部分划痕明显，且有大量金属屑附着在螺杆表面。归纳多次螺杆泵损坏情况，总结如下。

(1)金属铁屑、异物从泵的吸入口进入是造成螺杆卡死的首要原因。

(2)联轴器没有完全对中，造成泵轴和电机轴同轴度欠缺，长时间运转会对螺杆造成损伤，从而导致泵咬死。

(3)联轴器间隙过小，会导致螺杆的窜动量增大，增加了螺杆咬死的可能性。安装时保证电机与泵联轴器间隙在5mm～7mm。

图2 金属铁屑粘附在螺杆上

图3 主螺杆研磨损坏

3 结语

已投运的溧蓄和深蓄发电电动机推力及下导轴承外循环冷却器系统本体部分运行稳定可靠，推力及下导轴承瓦温、油温、水温正常，能满足机组各种工况的安全稳定运行。本文所介绍的溧蓄推力及下导轴承外循环冷却系统的结构形式、性能参数以及常见问题的分析处理对后续类似蓄能电站机组的设计、运行和维护具有指导意义。