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简述水轮发电机设计及机组检修中新吊装工艺方法

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：刘宝华

[导读] 摘要：本文简述水轮发电机的设计，同时由于传统的发电机在检修过程更换铁芯时，需要分开吊装发电机集电环和上机架，因此需要预先拆除，这样会导致集电环出现绝缘损伤以及铜管变形，降低重复使用率，需要大量的时间，且造成一定浪费，因此本文简述一种新型吊装工艺，即上机架和集电环整体吊装的工艺方法，以供参考。

         通用电气水电设备(中国)有限公司天津 300300
         摘要：本文简述水轮发电机的设计，同时由于传统的发电机在检修过程更换铁芯时，需要分开吊装发电机集电环和上机架，因此需要预先拆除，这样会导致集电环出现绝缘损伤以及铜管变形，降低重复使用率，需要大量的时间，且造成一定浪费，因此本文简述一种新型吊装工艺，即上机架和集电环整体吊装的工艺方法，以供参考。
         关键词：发电机设计；新吊装工艺；上机架；集电环
         引言
         作为永不枯竭，既能再生、又不污染环境的优质能源，水能资源在我国能源的组成中占有很重要的地位，作为开发水能资源的重要设备之一，水轮机发电机的设计至关重要，设计水轮发电机时，需要充分考虑电力技术应用、使用目标、发电需求等，确定电荷、轴承、部件架构等参数，确保方案可行性，并科学指导发电机施工。欲使水轮发电机的设计质量有效提升，从电磁设计出发，加强各项参数的计算，优化技术设计，从而对设计方案进行整体优化。
         1水轮发电机组的设计特点
         与火力发电、风力发电、太阳能发电等的发电系统不同，水轮发电机组的特点:水轮发电机组需具备飞逸转速控制功能，设计时需考虑，飞逸转速状态下，设计的强度能够保证的机组正常运行；要保证电力输送的效率与供电安全，就要铺设一定的高压线路，专业化地控制保证静态与动态稳定性；转子直径较大，保证定转子尺寸，转子轴系的转矩较大。
         2水轮发电机组安全稳定运行的重要条件
         2.1电力系统自动化及继电保护是水轮发电机组安全稳定运行重要前提
         这里的电力系统自动化其实就是在水电站现场设备与调度监控中心之间实现实时信息传输，对水轮发电机组进行大数据、全方位的实时监测的手段可以分为遥控、遥信、遥测、遥感，远动通道与远动装置组成该自动传输系统，远动通道有光导通信、声频、微波、高频、载波等形式。继电保护装置需要确保非故障设备在正常运行情况下，将故障点迅速地从正常运行的设备中进行隔离，是通过自动化装置采集的综合数据，来判断设备的选择性、速动性、灵敏性、正确性。水轮发电机组安全稳定运行的首要前提就是要完美协作配合可靠的自动化与继电保护装置。
         2.2科技创新确保水轮发电机组安全运行且具稳定性
         实现机组运行的安全稳定性，就要进行不断的科技创新，最大化保障机组的安全稳定运行实际就是水轮发电机组的运维工作的本质。水轮发电机组在开机停机过程中，机组运行会在出力达到一定值时，经过震动区间，机组运行工况出现恶化，此时机组若加速通过振动区，减少机组在振动区的运行时间，则可通过科技创新手段大幅改善机组运行工况，从而提升机组运行稳定性。此外，水力发电厂机组并网后，发电厂发电机组也会因为电网发生故障受到冲击，从而频繁遭受的系统扰动冲击，影响机组的稳定运行，通过科技创新，调整机组电压、负荷、频率、切机等策略，使电厂安全稳定装置的逻辑策略得以优化，系统冲击对机组的影响大大减少，水轮发电机组的抗干扰能力大大提高，“非计划”性停机得以避免，有效增强机组运行的稳定性。
         3水轮发电机组设计优化
         3.1流程的优化
         施工设计、电磁设计、技术设计是水轮发电机组的设计三个部分。对新问题进行特征分析与分类是设计工程师在进行技术设计工作中不可或缺的重要环节，对于需要解决问题实质进行深入分析，通过电磁设定确定一些基本参数后，并通过现代技术如：物联网、云计算、大数据等，使设计数据的处理效率大大提升。同时，凡设计方案中与实际情况不符、且不满足技术要求和施工标准的部分需要进行调整时，则可以依托三维建模、数据模拟等方法，校核发电机组的承载力、电荷、运行转速等，提升方案的科学性和实效性，改进水轮发电机组的结构方案，提升系统运行的稳定性、效率性等参数，通过方案改进与优化，解决技术问题。

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         3.2机架与轴承设计优化
         在发电机组中主要起支撑作用的是机架，一般分为上机架和下机架，主要支撑大型构建和轴承，从而保证系统稳定运行，根据承载形式分为非荷载和荷载两种，根据结构形式又分为桥型和井字形，在改进优化设计中，根据发电机组的安装形式、要求、机组构成等合理选择与调整对机架。
         导轴承、推力轴承是发电机轴承设计中的两种形式，在设计阶段，计算确定轴承应装设的位置、数量时要应结合发电机的容量、转速等参数，保证方案的有效执行。载荷机组转动部分电磁不平衡力与径向的不平衡力是导轴承运行的主要功能，导轴承的设计计算就是要保证机组的摆动稳定可控。推力轴承则承载整个机组转动部件重量，包括转子、机组轴系等，重量较大，因此推理轴承的设计非常关键。技术改进与大型系统是设计优化的两大方向：在技术改进方面，通过计算机平台的数据建模、大数据处理等相关技术，计算轴承具体的负载循环情况、摩擦力、参数等，确保校对准确性和数据核算基础上，筛选优化方案；在大型发电系统中，在具体的应用类型确定时，需要详细分析对比轴承的性能、质量、以及相应的成本等，优选高性价比。
         4上机架及集电环整体吊装要点
         4.1上机架吊装形式
         为满足上机架及集电环整体吊装需要，以下几种吊装形式供参考：1）在上机架上焊接吊耳，吊耳的额定载荷根据机架与集电环的整体重量而定，若通过焊接吊耳形式需对焊接区域进行打磨焊接完成后进行PT探伤；2）在机架上的合适位置且板厚足够的区域开起吊用螺孔，螺孔安装万向旋转吊环；3）通过起吊用的专用起吊梁工具对上机架和集电环整体起吊等。以上无论采用何种吊装形式均需保证吊点的强度及机架与集电环装配体的平稳安全。
         4.2集电环主引出铜牌加固
         首先断开主引出线铜排，为了回装时顺利并不出现混淆，需要将切割下来的连接铜排进行编号并进行妥善保管。清理干净切割下来的连接头铜排的两端绝缘处，为了露出铜板，需要绝缘的两端剥除一定长度。且在裸露铜板的绝缘根部留有一定长度的斜坡过度。为防止集电环整体起吊时发生变形，断开后在上机架处用角钢加固铜排。
         5上机架与集电环整体吊装流程
         在进行上机架和集电环整体吊装过程中，为了保证整体吊装的平稳安全，可以在起吊绳索连接合适额定载荷的手拉葫芦或花篮螺栓来调节保证工件起吊时受力均衡稳定。吊离机坑：选择合适的吨位的吊钩并确保桥机工作状态良好，检查吊索卸扣等吊具确保安全使用；检查整流环吊装螺栓连接紧固，整流环所有束缚件已拆除；连接吊具与上机架并缓慢提升装配体，待机架高于地面高度，将上机架吊离机坑并置于已放置好的支撑上方，待摆放平稳拆卸吊具。回装：已完成清扫发电机定子、转子，同样确保桥机工作状态良好；吊具绳索安装就位，保证吊钩在上机架中心位置，集电环固定良好；调整上机架至水平后缓慢起升上机架离开工位；吊装上机架装入大轴并保证机架与大轴内圆周间隙均匀；保证集电环接头位置正确且对齐后，继续缓慢下落至支臂安装位置，检查并确保集电环接头关键点位无误后拆除吊具，完成回装。
         结束语
         随着水力发电快速发展，往往伴随着远程输电，为此电能质量的稳定以及电力系统的稳定性尤为重要。相对来说，水轮发电机控制系统和调速系统的复合控制技术较为复杂，目前也是该领域研究的热点问题，是保证电能质量和电力系统稳定运行的重要方式。
         参考文献
         [1]孟繁欣,水轮发电机组振动故障诊断技术综述[J].科学技术创新,2019 (34):191-192.
         [2]胡云鹤,某电站水轮发电机组固定部件动态特性研究[J].大电机技术, 2019(04):50-54.
         [3]王歌.水轮发电机组远程在线监测系统研究与应用[D].北京工业大学, 2019.
         [4]苏敬爱.水轮机发电机振动问题分析和处理[J].湖南水利水电,2018 (04):101-103.
         [5]王建福.水轮发电机上机架油循环原理及甩油问题的处理[J].小水电, 2018(03):51-52.
         [6]高国勇.水轮发电机组无线振动监测与故障诊断系统设计[D].武汉理工大学,2017.