高压油顶装置在冲击发电机组中的研究及应用.pdf

程中向轴承瓦面注人高压油 4,形成油膜。本研究以某型高压油顶装置为例,研究了其原理、液压气动与密封/2 0 2 4年第5期doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2024.05.012高压油顶装置在冲击发电机组中的研究及应用陈明亮12,吴缙1-2,汪海波12，瞿哲奕1.2（1.国网电力科学研究院有限公司，江苏南京2 1110 0；2.国网电科院检测认证技术有限公司，江苏常州2 13 0 3 1摘要：分析了冲击发电机组轴承采用高压油顶装置的必要性，研究了高压油顶装置的原理及其调试方法，介绍了高压油顶装置在工程现场的应用情况。指出高压油顶装置可在发电机组轴承座轴瓦中注入高压油，顶起转子，避免转子和轴瓦相互干摩擦，有效地延长了冲击发电机组使用寿命，并提高了安全运行水平。关键词：冲击发电机组；高压油顶；转子；轴瓦中图分类号：TH137Research and Application of High Pressure Oil Lifter for Impulse Generator Set(1.State Grid Electric Power Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 211100,China;2.State Grid Electric Power Research Institute Testing and Certification Technology Co.,Ltd.,Abstract:Analyzes the necessity of using the high pressure oil lifter for the rotor of impulse generator set,studies the principle and debuggingmethods of the high pressure oil lifter,and introduces the application of the high pressure oil lifter in engineering sites.It is pointed out that thehigh pressure oil lifter can inject oil into the bush of the generator set,lift the rotor,avoid dry friction between the rotor and the bush,thuseffectively improve the operational safety and life of the equipment.Key words:impulse generator set;high pressure oil lifter;rotor;bush0引言冲击发电机组也称短路试验发电机组，专门用于电力大容量试验站高压大电流试验检测的核心设备。发电机组由拖动电机带动，待发电机达到给定转速后，通过发电机出口短路将机械能转化为电能，输送到高压断路器、电缆、变压器等电力设备，用来检测试验设备在极端工况下的短路电流开断、短时耐受以及动热稳定等能力。冲击发电机组的转子轴承为滑动轴承，在低速旋转时转子离心力无法形成足够厚的油膜，会导致转子与轴承之间的摩擦变大 2 ,接触磨损会影响冲击发电机的使用寿命以及安全稳定水平。为保证冲击发电机组可以安全地启机和停机以满足检测需求，配备了高压油顶装置作为专用设备 3 ，以便机组在启停机过收稿日期：2 0 2 3-10-11作者简介：陈明亮（19 9 0-）,男，河北石家庄人，工程师,硕士，主要研究方向为电力系统及其自动化。70文献标志码：BCHEN Ming-liang*-,WU Jin-,WANG Hai-bol-2,QU Zhe-yl-文章编号：10 0 8-0 8 13(2 0 2 4)0 5-0 0 7 0-0 4Changzhou 213031,China)调试方法，介绍了高压油顶装置在工程现场的应用情况。1冲击发电机组简介冲击发电机组主要由发电机、拖动电机、弹性轴等构成 5,见图1。拖动电机及发电机两侧均有2 个轴承座,其内部设有滑动轴承 。拖动电机转子及发电机转子均落于各自的轴承座上，拖动电机和发电机的转子对接部分通过弹性轴实现可靠连接。拖动电机转子、发电机转子、弹性轴构成发电机组转子轴系。拖动电机由外部配备的变频器驱动，系统给定变频器所需要的转速后,拖动电机启动，通过连接的弹性轴带动发电机的转子旋转,直至给定的转速，以满足冲击发电机组对不同频率下试验的需求。冲击发电机组设有润滑油循环系统,对轴承座进行润滑。在发电机组高速运转时,润滑油在转子离心力的作用下，会在转子和轴承座轴瓦之间形成一定厚Hydraulics Pneumatics&Seals/No.5.2024拖动电机发电机轴承座轴承座弹性轴轴承座轴承座拖动电机转子度的油膜,避免转子与轴瓦干摩擦；但在转子低速运转时,转子离心力不足以在转子与轴瓦间形成足够厚度的油膜,针对此种情况,为减少摩擦 7 ，高压油顶装置将高压油从轴承的下半瓦底部泵人轴瓦的油囊和轴瓦与轴颈的接触面间,强制建立油膜 8 ,顶起发电机组转子轴系。10.19.18.11.油箱2.过滤器3.截止阀4.液压泵电机组5、8.单向阀6.溢流阀7、10.压力表9.可调节流阀图2 高高压油顶装置原理简图Fig.2 Schematic diagram of high pressure oil liter2高压油顶装置的原理图2 为高压油顶装置原理简图。液压系统动力源为液压泵电机组4.1,4.2,两组液压泵电机组互为主备用,在主用液压泵电机组故障时，备用液压泵组可投入工作以保持轴承瓦面油压，正常运行时仅需启动一组。油液经过滤器2、截止阀3.1或3.2 吸人润滑油，并通发电机转子图1冲击发电机组结构简图Fig.1 Structural diagram of impulse generator unit过单向阀 8 15.1或5.2 输出。截止阀3.1,3.2 为全开状态，仅在检修时关闭。单向阀5.1,5.2 为防止主泵运行时，油液经备泵返回油箱。溢流阀6 为系统出现过载情况时，多余的液压油经其返回油箱，保护液压系统安全 9 。压力表7 为显示系统压力。高压油分成4路,分别进入发电机及拖动电机的4个轴瓦,其中单向10.210.39.29.38.28.35.15.2MOM4.14.23.1 3.2 2110.49.48.46阀8.1 8.4为防止4路输出压力的相互干扰；因发电机转子与拖动电机转子重量差异、转子与轴瓦间隙不同等原因，各个轴承座所需的流量是不一样的 10 ,4路输出压力也是不等的，这就需通过可调节流阀9.19.4加以调节,压力表10.1 10.4显示经可调节流阀9.19.4后的输出压力。高压油顶装置主要设备参数见表1。表1高压油顶装置主要设备参数Tab.1NMain equipment parameters of highpressure oil lifter参数数值工作压力/MPa17工作流量/Lmin-12 20过滤精度/mm0.12537高压油顶装置的调试方法在冲击发电机组主体安装及现场液压系统管路焊接、清扫完毕后，可进行高压油顶装置的调试。主要调试步骤如下：（1）检查截止阀3.1,3.2 为全开状态，将可调节流阀9.1 9.4调至全关,将溢流阀6 按逆时针方向调至全开。(2）设备上电，分别点动液压泵电机组4.1和4.2,观察电机的旋转方向与液压泵标示方向是否一致，如不一致,则将外部接线进行调整。71参数出口管径/mm10 1.5进口管径/mm42 4液压泵类型柱塞泵数值液压气动与密封/2 0 2 4年第5期（3）电机旋转方向与液压泵标示方向一致后，则可启动液压泵电机组4.1,使系统进人空循环状态,并观察整个系统所有接口有无渗漏现象，液压泵声音是否正常，无误后方可进入下一步的升压试验。（4）逐渐按顺时针方向调整溢流阀6，此时溢流量减小,注入系统管路油压升高，同时观察压力表7。升压时调整溢流阀时按照3 MPa为一个等级逐渐升压，每升3 MPa观察油管及液压泵是否正常，无异常后再升人下一等级,直至压力表7 稳定于18.5MPa。（5）停止液压泵电机组4.1,启动液压泵电机组4.2,验证压力表7 示数及液压泵、电机、管路是否正常,若有异常,则需要进一步检查加工、安装过程。验证无误后,停液压泵电机组4.2。（6）在4个轴瓦处分别架设百分表，测量转子的顶起高度；如百分表不足4只，可以轮流架设，但须在轴承座与单向阀8.1 8.4间的油液通过内泄漏完全泄压，即压力表10.110.4数值为0 MPa时,转子的高度才为初始值。需要特别注意的是，由于发电机组转子的重量远远大于拖动电机转子的重量，故需要先将发电机转子顶起高度调整至设计范围，再将拖动电机转子顶起高度调整至设计范围。（7）启动液压泵电机组4.1,缓慢开启可调节流阀9.19.4,给轴承座注入高压油,同时密切关注转子顶起高度。此步骤需与步骤6 反复多次才能调整成功。（8）液压泵电机组4.1关机，待压力表10.110.4数值重新降为0 MPa后。开启液压泵电机组4.2,验证顶起高度是否达到设计值范围。如果值偏差比较大，则仍需要进一步检查加工、安装过程。验证无误后，停液压泵电机组4.2，调试完成。高压油顶装置调试过程中遇到的问题及排除方法见表2。4高压油顶装置的应用本高压油顶装置已经在国家电网公司（常州）电气设备检测中心成功应用，如图3 所示。现场应用分为两步：一是冲击发电机组安装调试时盘车用，二是冲击发电机组正常运行时使用。冲击发电机组安装调试时，发电机组低转速的盘车,能为转子轴系的对中及调整起到支撑作用。分别开启高压油顶装置两组液压泵电机组,验证轴系顶起高度达到设计范围后，使用盘车装置让该轴系转速维持在4r/min进行盘车,轴承座处无明显摩擦声。冲击发电机组正常运行时,针对现场的工况，高压油顶装置在发电机组低转速区间（150 r/min）投入使72用。机组启动前,首先开启高压油顶装置的任一液压泵电机组,此时转子轴系顶起，启动阻力降低，冲击发电机组能顺利启动，待转速升至150 r/min后，关闭高压油顶装置;；机组停机时,转速降至150 r/min时,开启高压油顶装置的任一液压泵电机组，能将转子轴系顶起，减少摩擦，待机组完全停止后，关闭高压油顶装置。表2 高压油顶装置调试过程中常见问题及排除方法Tab.2Common problems and troubleshooting methodsduring debugging process of high pressure oil lifter序号常见问题1设备噪音大滤油器压差2滤油器堵塞开关报警换滤芯3顶起时间长液压泵电机4电气原因组切换不正常出口压力表压力表损坏；更换压力表；5无显示图3 高压油顶装置内部结构Fig.3 Internal structure of high pressure oil lfter5结论本研究首先介绍了冲击发电机组转子顶起原理，得出了在冲击发电机组中采用高压油顶装置的必要性；其次介绍了高压油顶装置的基本原理,指出了采用该原理可以可靠地顶起冲击发电机组转子，保障机组的安全稳定运行；然后结合冲击发电机组,介绍了以转子顶起高度为依据的高压油顶装置的调试步骤；最后原因吸油管路有漏点，排出空气；空气泵组振动检查泵组装螺丝是否松动,并紧固清洗滤油器或更出口压力低调整溢流阀提高压力检查电气接线等单向阀阻塞清洗单向阀排除方法吸油管路查找泄Hydraulics Pneumatics&Seals/No.5.2024简要介绍高压油顶装置在工程现场的应用情况。高压Parameters and Structure of Hydraulic Turbineof Murum油顶装置在发电机组轴瓦中注人高压油，顶起发电机Hydropower Station in Malaysia J.Yangtze River,2013,组转子,避免让转子和轴瓦相互干摩擦,有效地延长了44(8):64-67,75.5尹志军.6 50 0 MVA冲击发电机结构特点分析 J.机电信发电机组使用寿命，同时提高了安全运行效率，本研究息,2 0 13(3 3):48 49.和应用成果对高压油顶装置及类似设备的设计、应用YIN Zhijun.Analysis of Structural Characteristics of 6500具有一定的指导意义。MVA Impulse Generator J.Mechanical and Electrical参考文献Information,2013(33):48 49.1杨威.水电站高压油顶装置 J.水电站机电技术,2 0 14，6王迪.3 2 0 0 MVA冲击发电机轴系仿真分析 J.科技创新37(6):75-76.导报,2 0 18(3 6):6 9 -7 1.YANG Wei.High Pressure Oil Lifting Device for HydropowerWANG Di.Simulation Analysis of 3200 MVA Impulse GeneratorStations J.Mechanical&Electrical Technique ofShafting J.Science and Technology Innovation Herald,Hydropower Station,2014,37(6):75-76.2018(36):69 71.2王连生.滑动轴承的压力分布与功耗数值计算 J.液压气动与密封,2 0 2 3,43(2）：16-2 0,2 6.WANG Liansheng.A Numerical Simulation of PressureDistribution and Power Dissipation on Journal Bearing J.Hydraulics Pneumatics&Seals,2023,43(2):16-20,26.3李兵，陈善贵.大型抽水蓄能机组高压油顶起系统改造C/中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会.抽水蓄能电站工程建设文集2 0 2 0.北京：中国水利水电出版社,2 0 2 0.LI Bing,CHEN Shangui.Renovation of High Pressure OilJacking System for Large Pumped Storage Units C/ChinaHydroelectric Engineering Society Power Grid PeakRegulation and Pumped Storage Professional Committee.Collected Works on Construction of Pumped Storage PowerStation Projects 2020.Beijing:China Water&PowerPress,2020.4代开锋，柳飞，郭学洋，等.沐若水电站水轮发电机组主要参数及结构选择 J.人民长江，2 0 13,44（8）：6 4-6 7,7 5.DAI Kaifeng,LIU Fei,CUO Xueyang，e t a l.M a j o r引用本文：陈明亮，吴缙，汪海波，等.高压油顶装置在冲击发电机组中的研究及应用 J.液压气动与密封,2 0 2 4,44（5）：7 0-7 3.CHEN Mingliang,WU Jin,WANG Haibo,et al.Research and Application of High Pressure OilLifter for Impulse Generator Set 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