发电电动机的附属设备及其功能

五、发电电动机附属设备

发电电动机除了以上主要部件外，还有一些相关附属设备。

1.上机架

上机架通常由一个中心轮毂和8个径向辐射状支臂构成。每条支臂的外端连有拉杆，在四个部位配有支撑杆。每一支撑杆的顶端由基础板切向位限制，但径向的自由度允许上机架结构吸收热膨胀。上机架轴向支撑位于每一支臂端部的支柱上，这些支柱把从上机架上的轴向力传至定子机座，定子机座又通过定子基础板把这轴向力传至厂房基础。上机架整体结构如图3-2-9所示。

图3-2-9　上机架总图

悬式发电电动机上机架中心轮毂同样为上导轴承组件提供支撑和设置位置。推力轴承组件（包括油槽和密封组件）位于中心轮毂的顶部。上机架支腿与定子机座的连接为可调式焊接结构，设有锲形键和调节螺栓，用以调整上机架中心和水平。

悬式发电电动机上机架有两个主要功能：一是支撑转动部件的重量和水推力产生的轴向负荷；二是上导轴承高程为轴系提供径向支撑。

2.下机架

下机架通常由一个中心轮毂和8个径向支臂组成，如图3-2-10所示。每一支臂与轮毂之间由螺栓连接。采用这一结构便于将中心轮毂从定子中取出。6个支墩位于中心轮毂顶部，以支撑制动和顶起装置。下机架固定在混凝土的基础螺栓上，设有锲形键和调节螺栓，用以调整下机架的中心位置和水平。在制动器底部及下机架中心体内设有制动集尘通道。

图3-2-10　下机架总图

在检修顶转子工作时，转动部分的轴向力通过制动器传递到下机架的基础板。下机架每一支臂的端部被基础板径向限制。由于该基础板浇筑在厂房基础上，下机架的轴向力和径向力传递给厂房基础。

悬式发电电动机下机架具有两个主要功能：一是在下导轴承高程为轴系提供径向支撑；二是在检修顶转子过程中支撑发电电动机和水泵水轮机转动部分的重量。此外，下机架还要提供机组停机过程中机械制动时的荷载支撑。

3.高压油顶起系统

抽水蓄能机组推力轴承建立油膜通常比较困难，在机组启动瞬间推力轴承处于半干摩擦状态；或在停机时转速逐渐降低油膜也随之减少，油膜太薄也会使推力轴承处于半干摩擦的危险状态，较易发生烧瓦事故，所以需要有高压油顶起系统。

高压油顶起系统设两个高压恒体积泵，主泵由交流电动机驱动，备用泵由直流电动机驱动。油管路沿上机架支臂至推力轴承油槽，工作时油被泵入推力瓦。在正常工作状态下，交流泵主用。交流泵故障时，直流泵延时投入（约11秒）；如果连直流泵也因故障而不能建立正常压力，可延时（约19秒）后故障停机。高压油顶起装置在n＞90%时退出，在n＜90%时投入。

检修中，如果人为使机组转动工作，则高压油顶起系统油泵必须投入，推力油位必须在取油口以上。如果有抽瓦检查，则必须对整个系统做试验，并检查系统有无渗漏、推力瓦面出油是否正常。

4.通风冷却系统

空冷式发电电动机的通风冷却方式通常有外加风机和转子磁轭径向通风两类，典型设计为无外加电动风机的径、轴向混合通风方式。图3-2-11是这种无外加风机的发电电动机通风冷却系统原理示意图。风由转子的扇叶作用产生（扇叶安装在磁轭上、下方），转子转动时扇叶产生的风对发电电动机进行循环冷却。上部冷空气从定子机座上部进入，通过定子线圈上端部；下部冷空气经定子机座与基础板间进入，然后通过定子线圈下端部。这两股冷空气分别进入转子的顶部和底部，并由转子轮辐的自泵风扇作用，使空气进入磁轭风沟。冷却空气通过转子励磁线圈、气隙、定子铁芯通风沟，然后进入定子机座。然后，冷却空气变成了热空气，最终热空气被导入空气冷却器，经空气冷却器后，又开始重新循环。

冷风源来自空气冷却器。每台发电电动机定子机座外均匀布置着空气冷却器。如国内某300MW蓄能机组，根据发电电动机所需冷却风量，设置有8台空气冷却器。(www.xing528.com)

图3-2-11　发电电动机通风冷却系统原理示意图

5.制动系统

蓄能机组发电电动机通常配有电制动和机械制动系统以提高停机速度。在正常停机时，两套装置联合使用。也可单独使用电制动或机械制动。

一般情况下，当转速降至50%额定转速时投入电制动装置，当转速降至5%额定转速时投入机械制动装置，直至机组完全停机。在发电电动机发生电气故障或电制动装置发生故障时，机械制动装置在5%额定转速时投入。

（1）机械制动装置

每台发电电动机配有六组机械制动器，每组有两个制动器共四个气缸，制动装置安放在下机架的支座上，位于制动环下方。当压缩空气（气压700～800kPa）施加于制动器上，则将有一向上的作用力作用在制动环上使机组制动停机。制动器在工作气压撤销后，能在自身重力和内置弹簧的作用下自动复位。机组检修时，制动器在高压油的作用下将转动部分顶起，气活塞腔内不能有工作介质。

机组配有制动吸尘装置。该装置动作信号与机械制动动作信号相连，以清除由制动摩擦产生的粉末。

（2）电气制动装置

电气制动闸刀的控制是由励磁系统来完成的。电气制动的投入方式是，只有当机组不存在电气跳闸，且励磁系统自身不存在闭锁电气制动投入的信号，机组转速下降至小于50%时，监控系统发出电气制动投入的信号，此时电气制动闸刀合上。当机组转速降至低于2%时，电气制动闸刀断开。

电气制动闸刀是在机组正常停机时，在机组转速降至小于50%时合上，将转子的机械能转换为热能消耗在定子绕组内，以实现快速制动，并在机组进行零起升流时作为升流点。它采用的是三相联动操作。

6.消防系统

抽水蓄能电站发电电动机通常采用水灭火和二氧化碳灭火，以水灭火方式居多。

采用水灭火系统时，其环管分别位于定子绕组端部的上方和下方，喷头在灭火时能将形成的水雾直接喷向定子绕组端部，并全部加以覆盖。报警装置采用双总线方式与各探测器连接，报警装置能显示各探测器的动作情况。

只有当烟感器、温感器同时动作时，报警装置才作用于自动喷雾灭火系统灭火。紧急情况下也可以手动操作启动灭火系统。

发电电动机消防系统动作喷水前，必须先动作跳开机组开关，断开电源。

7.油水管路系统

发电电动机冷却水取自机组主冷却水系统，在风洞外分别进入各自的冷却设备（如上、下导轴承、推力轴承、空气冷却器）。可以通过调节各系统的冷却水出口阀来调整系统的冷却水量。

正常工作状态下，厂内透平油管路系统通过从厂内油库向各设备注油和抽油。厂内油库与机组油管路相互独立。

8.测量、监测系统

为了保证发电电动机组安全稳定运行，机组还配置了一整套完整的测量、监测系统。该系统一般设有温度监测、压力监测、流量监测、振动和摆度监测、局部放电测量等系列测量、监测控制设备。