立式水轮发电机组盘车工艺的研究

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1、总第105期科技与管理2006年第4期立式水轮发电机组盘车工艺的研究刘昊摘要：本文通过对立式水轮发电机组的四种盘车工艺进行分析，对电气盘车工艺和自动盘车工艺进行了比较，肯定了自动盘车的使用优点，并对自动盘车装置的使用和改进提出了一些建议。关键词：立式水轮发电机组；轴线；自动盘车装置0前言立式水轮发电机组轴线测量和调整是机组安装和检修中的重要步骤之一，轴线调整质量的优劣将会直接影响机组的安全稳定运行。而水轮发电机组轴线的测量都是通过对机组进行盘车来进行的。目前立式水轮发电机组一般有四种盘车工艺，即人工盘车、机械盘车、电气盘车、自动盘车。1人工盘车适用于小型立式水轮发电机组，一般用圆

2、盘式盘车工具固定在发电机推力头上，在圆盘上装设推杆，在统一号令指挥下由人工推动推杆对机组进行盘车。该盘车方式需要的人员多、劳动强度大、工作效率低、工作现场复杂，存在一定的安全隐患，而且测量数据精度和转速受人为因素影响较大。2机械盘车适用于中、小型立式水轮发电机组，采用机械式盘车方式，就是利用机械牵引带动机组旋转的盘车方式，一般采用厂房内安装的行车为牵引动力，用滑轮组作钢丝绳导向带动机组旋转测量机组轴线。机械盘车由于操作简单，不需再购置其他设备，所以在中、小型电站中使用广泛。其缺点是在使用过程中无法有效监测钢丝绳和导向地铆的荷载变化情况，如机组在盘车过程中发生主轴“憋劲”现象时，将

3、导致钢丝绳损坏和导向地铆拉脱的事故发生，危及人身和设备的安全；另外，在操作中难以自如控制机组的旋转，停点不准确，不能真实反映机组轴线状态。3电气盘车3.1电气盘车方式介绍电气盘车方式是目前大、中型立式水轮发电机组应用最广泛的一种盘车工艺，当水轮发电机采取电气盘车时，同步发电机是处在步进电动机状态。原理是电气盘车时发电机的转子通入直流电励磁，定子三相也以一定的顺序轮流通入直流电。则该相定子就会受到顺时针(或反时针)的磁力，根据作用力与反作用力原理，转子就会受到反时针(或顺时针)的磁力。当磁力产生的转动力矩大于转子的静摩擦转矩M’时，转子便转动相应步距角。切换电流至定子的另一相，转子

4、又旋转相应步距角。三相循环切换，转子便能连续转动（见图1）。19总第105期科技与管理2006年第4期图1电动盘车模型电机及其供电线路目前常用有两种电气盘车方式，第一种是定子轮流单相通电方式，其工作过程如下：先给A相通电，转子转过一步距角，停稳后A相断电、B相通电，转子再向前走一步距角，然后B相断电、C相通电又走一步距角，如此循环下去，转子就可以慢慢地转过360°完成盘车的要求，这种A—B—C通电方式每次定子只有一相通电，通电3次为一循环，称为三相单三拍方式，步距角为120°。另一种是定子采用单相—两相轮流通电方式，即先给A相通电，然后A、B相同时通电，接着A相断电维持B相通电，

5、按A—AB—B—BC—C—CA的顺序通电，这种方式称为三相六拍方式，步距角为60°。现在，一般大型立式机组都采用第二种电气盘车方式。盘车的电流和定、转子的额定电流与机组的摩擦力矩Mf有关，Mf可以按下述方法进行计算：Mf＝G•D•f/2式中：G：转动部分总重(kN)D：推力镜板直径(m)F：推力瓦摩擦系数，当瓦面材料为钨金瓦时f=0.05～0.10，瓦面材料为氟塑瓦时，f=0.02。当机组的电磁力矩M=Mf时，可计算出机组电气盘车时启动电流的临界值，按下式计算：式中：ICST：启动电流(A)Ifo：空载的励磁电流(A)nN：机组额定转速（r／min）UN：定子额定电压(kV)αe

6、：定子与转子的步距角，一般取αe＝60o以某电站机组为例，空载的励磁电流为1870A，转动部分总重约为7×106kN，额定转速为150r／min，推力镜板直径为3.33m，定子额定电压为15.75kV，f值取0.02。可知摩擦力矩Mf为2.33×104kg•m可以得出：使机组转动的最小启动电流ICST＝1099A根据电动盘车的经验，转子转动电流Ie一般占定子电流Ia的30%～50%左右，但要符合Ie•Ia≥ICST2因此，可取Ie=700A，Ia=1800A3.2电气盘车方式的缺点19总第105期科技与管理2006年第4期3.2.1机组安装或检修将转子回装后，一般只是粗调机组旋转

7、中心，只需保证转动部分与固定部分在盘车时不接触即可，定子和转子之间的固定空气间隙不均匀；发电机定子和转子在叠装工序中圆度即使满足规范要求，但是也会存在一定的旋转空气间隙不均匀，进行电气盘车时，发电机空气间隙小处，磁密度高、吸力大；空气间隙大处，磁密度低、吸力小。最小气隙与最大气隙又处在同一直径上，两个吸力作用于转子轴，其大小不等，方向相反，不能抵消，产生单边磁拉力。转子电流愈大，单边磁拉力愈大。增加了机组轴线的测量误差，尤其是对无下导轴承的机组影响最大。3.2.2过大的单边磁拉力