1000MW級循環水泵電動機的開發

顧海芳，蔣建軍

（1.上海電氣集團上海電機廠有限公司，上海 200240；2.上海電機學院 上海 200240 ）

1 引言

當前，大型火電廠新上馬的項目都是1000MW級，根據國家發改委的精神，認為國內現有的電機制造業完全有能力制造出1000MW級電站輔機，沒有必要再從國外進口，這樣可以為國家節省大量的外匯。國外進口電機的缺點是不僅價格昂貴而且交貨周期長。更為離譜的是，它們的備件價格有時往往要抵一臺電機的價格。正是在這種以國產電機替代進口電機的大背景下，上海電機廠有限公司抓住了這個有利的機遇，組織技術骨干大力研發了1000MW級電廠循環水泵配套用大型立式籠型異步電動機。1000MW 級電廠循環水泵配套用大型立式籠型異步電動機的開發是從以往生產的300MW和600MW級火電廠配套電機的基礎上加以開發并且從中優化改進而來的，有著成熟的生產制造經驗和設計基礎。

2 電機設計

2.1 主要部件設計

機座結構采用不對稱八邊形焊接結構，如圖1所示。機座鐵心部分兩機壁之間再加一道中壁，與鐵心中的弧形板形成整體。這種結構比早年開發的四邊形結構更加平穩，剛性得到大大改善，外觀上更加漂亮，更加方便用戶安裝電機。這種改進既保證電動機的通風效果，又不增加機座的重量，卻可以大大增加機座的剛性。

圖1 機座結構

在轉子兩端沿著壓圈內徑結合焊筋軸進行封焊（如圖2所示，序號1、2、3位封板），迫使從焊筋軸這邊的進風口風速大大提高，這種改進在轉子外徑大、極數多的電機上得到了很好的應用，試驗證明溫升能降低10～15K。

2.2 推力軸承的選用

推力軸承為先進的圓柱形推力瓦，它優于過去的扇形瓦，瓦體工作表面澆鑄錫基巴氏合金，圓柱形推力瓦與承板之間，加墊碟形彈簧支承，以保證推力負荷的均勻分配，并克服了傳統的推力軸承需人工調整平面的麻煩，使安裝調試變得更方便，且減少了因裝配偏差而引發的燒瓦事故。

圖2 轉子設計

2.2.1 導瓦部分

軸承導瓦體由鍛鋼制成，滑動表面澆鑄錫基巴氏合金，在需要時導瓦也可以個別地進行更換。由于采用了帶有刻度的微調裝置來調整導瓦，所以在試運行和安裝過程中，它可改變導瓦的彈性和油膜的阻尼特性，從而將改變與轉軸撓度有關的臨界轉速，因此個別調整導瓦時必須考慮機器內部轉子中心產生的偏移。

對大型立式電機而言，承受較大軸向推力的推力軸承的發熱問題一直是電機能否安全穩定運行的關鍵，在運行中軸承發生的熱損耗，由油箱內附加的冷卻水管通過循環水帶走。潤滑油通過支架上設計的溝槽流入承板與支架擋油筒之間，分別進入推力瓦、導軸瓦工作面，之后從導軸承座上出油孔流出，將軸承的運行溫度控制在較低水平從而保證電機安全穩定運行。在防止軸承漏油方面，有著成熟的設計及運行經驗，采用特殊設計的潤滑油密封結構，徹底杜絕了軸承的漏油現象。軸承的油密封結構綜合了德國 RENK公司與英國MICHAL公司的油封設計優點；為防止軸承室氣壓高于殼體外大氣壓而造成的油氣外逸，采用了油密封結構及加裝呼吸器的雙重油封結構。

2.2.2 安裝要點

（1）第一步先將蓋板螺釘擰下，將蓋板連同軸罩一起取下；第二步將導瓦座上的測溫元件擰下，然后將導瓦座上的密封組件及緊固件取出，先擰松刻度套上兩只止動螺釘，然后擰松調節機構，將導瓦取出，再將導瓦座取出；第三步將推力頭取出，將軸承的其余部分安裝在電機止口上。

（2）套入推力頭，要緩慢地、小心地套入，防止推力頭碰壞裝在擋油筒上的密封件。 特別注意熱套最高溫度不超過130℃。

（3）將兩個圓弧鍵裝入電機轉軸的環形槽內，用螺釘緊固好(或用其他鎖緊裝置緊固好)。

（4）先找軸承中心，調整導瓦和推力頭，使它們處在軸承中心位置，然后用手或扳手逆時針旋轉導瓦調整螺釘，保證導瓦單邊間隙為0.1～0.18mm。

（5）裝推力瓦、導軸瓦的測溫元件。

3 工藝制造方案

（1）機座：定子機座焊接件將采用數控6.3m立式車床加工。為保證鐵心內圓與機座二端止口同心及機座二端面與內圓的垂直，待鐵心套入機座后將以鐵心內圓為基準校準，車正二端止口和端面。

（2）定子鐵心：定子鐵心沖片為扇形片外壓裝結構。沖片將使用國內最先進的德國引進的數控自動休樂360t或萬家頓400t沖床制造。沖片在壓裝工具內疊片，用定位桿與扇形片的外圓缺口配合定位，定位桿事先校垂直度。疊片時使用同一吊沖片，避免各吊沖片漆膜不均勻造成鐵心傾斜，且注意壓圈及標記孔位置。同時在疊至50mm高度后按每拼2根定位棒放置，每疊完一檔應檢查每檔長度不超過名義尺寸的±1mm,并注意與前幾檔疊片尺寸互補，檢查槽形及鐵心內徑應符合圖紙要求。

（3）定子繞組與裝配：上海電機廠有限公司具有亞洲最先進的電機線圈制造設備，包括從加拿大引進的文森特公司的數控繞線和拉形設備以及巴特公司的繞包機器人。每臺電機在嵌線前將預裝端箍和支架，然后試嵌一只線圈，再固定端箍和支架。定子嵌線和線圈端部綁扎將按上海電氣電機廠有限公司工藝守則0A961.016和0A624.002要求進行。

（4）定子：在定子機座精加工（保證其垂直度和同心度）后，裝擋風圈、接電纜線。推力軸承座中的定位銷孔在機座精加工后，與機座配鉆。

（5）轉子：電動機轉子鼠籠材料采用銅排結構。轉子導電桿在槽內需要做槽內固定以防止松動。上海電機廠有限公司將采用數控轉子滾擠設備按圖樣和文件要求保證每根導電桿在槽內的緊度和深度一致。轉子導電桿與端環焊接采用中頻焊接工藝，使用ISOLAR焊接機。導電桿與端環裝配焊接后轉子將經過浸漆工藝，然后車轉子鐵心外圓、端環外圓及端面并裝風扇后做動平衡。轉子超速按最高工作轉速的1.2倍，在電機總裝試驗時同時進行。

（6）轉子鐵心：轉子鐵心為扇形片壓裝。沖片將使用德國引進的數控自動休樂360t或萬家頓400t沖床制造。轉子沖片壓裝采取外壓裝內定位。鐵心疊至中間加壓一次，鐵心加熱熱套軸后在熱態下再次扳緊螺母，鐵心冷至室溫后連同轉軸擱平，導電桿穿籠后在順數、倒數第二檔鐵心處脹籠。用清洗劑清洗導電桿和端環焊接部，涂上糊狀釬劑后銀焊。

（7）軸：轉子鍛件在粗加工后將經過超聲波探傷。然后將立筋采用埋弧焊工藝焊在軸上。整個焊接過程將按上海電氣電機廠有限公司 0A961.124工藝守則進行。焊筋后修磨焊縫并經熱處理除應力和磁粉探傷。軸將在重型數控車床上加工，粗精車各檔尺寸。各工序間將有合適的防銹處理。

4 試驗結果

在電機總裝結束以后，需對電機進行出廠試驗，確認電機的機械性能并對電機的電氣性能進行測量，以保證電機的性能達標。試驗項目見表1。

5 應用情況

已經開發的循環水泵配套用大型立式籠型異步電動機近三年取得了很好的經濟效益（按商務部采購合同計算累計）。2006年年實現產值1.5億元、2007年年實現產值1.2億元、2008年年實現產值1.9億元。近期已應用于：

（1）與奧地利安德利茨公司在北侖港電廠2×1000MW 循環水泵配套電動機上的合作，規格為YLKS1400-20，3800kW，20P，6kV電動機。

（2）與無錫日立泵有限公司在天津北疆發電廠2×1000MW 超超臨界燃煤機組的循環水泵配套電動機的合作，規格為YLKS1600-18，6100kW，18P，10kV電動機。

（3）與無錫日立泵有限公司在華能金陵電廠二期工程 2×1030MW 超臨界燃煤發電機組循環水泵配套電動機的合作，規格為：YLKS1250-20，3600kW，20P，6kV電動機。

6 結論

（1）機座從傳統的四邊形焊接結構，做成不對稱八邊形焊接結構，既美觀又保證電動機通風效果。

（2）轉子兩端沿著壓圈內徑結合焊筋軸進行封焊，有效降低溫升。

表1 試驗項目

一般技術性能指標

1000MW 級循環水泵配套用立式籠型異步電機的成功開發，預示著國產電機完全能夠替代進口電機，由此打開了國內1000MW級火電廠輔機配套的電動機市場，逐步使上海電機廠有限公司的循環泵電機在國內的市場取得領先地位，并逐步向國際市場延伸。