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巨型水电厂大幅降低发电机推力轴承运行瓦温技术研究与实践

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成果主要完成人

杨劲松、皮跃银、钟 智、赵晓嘉、刘啟文、杨怀荣、龚登位、张鹤鸣、曾阳麟、吴封奎、聂治学、吴孟洁

项目概况

小湾水电站位于云南省澜沧江中游河段,是国家实施西部大开发、“西电东送”战略的标志性工程,也是业内公认的世界最难水电工程之一。地下厂房内安装6台单机700MW的混流式水轮发电机组,多年平均发电量189.9亿千瓦时。电厂以500kV电压等级接入电力系统,在系统中担任调峰、调频、调压和事故备用任务,是南方电网西电东送的骨干电源。 小湾在单机容量700MW的水轮发电机组中转速最高,推力轴承制作难度居世界前列,推力单瓦负荷高,推力运行瓦温接近《水轮发电机基本技术条件》(GB/T 7894)中80℃的限值要求。较高的推力瓦温限制了顶盖取水作为机组冷却水源的正常投入,仅能采用容量355千瓦的离水泵供水、增加了运行能耗。 因此,电厂结合现场设备实际,开展大幅降低发电机推力轴承运行瓦温的技术攻关,采取了一系列国内领先的技术措施,通过研发水轮机顶盖稳流装置、优化发电机推力油循环、增加热交换效率等措施,将顶盖取水作为机组冷却水源,取得了显著的推力降温和节能降耗成效。 主要技术创新点如下: 1、自主研发了带自限位功能的发电机推力轴承油流流态调整装置。针对700MW级水轮发电机推力轴承运行特点,研发并应用截面为V型结构的聚四氟乙烯类复合材料挡油板,具有优异的节流及热油阻挡效果,能有效控制推力轴瓦间复杂的油流流态,更有利于降低推力运行瓦温;向上带自限位功能、向下采用随动结构设计,可避免运行过程中挡油板与镜板出现刚性接触,具有良好的安全性能。 2、首次在高水头、大容量立式水轮发电机推力轴承上改进SR11000球面推力轴承支柱,提升了推力瓦周向偏心,保证推力瓦的摆动灵活性及瓦面的设计周向偏心,提高瓦面冷却油流量;结合冷却器扩容、油流流向优化,进一步降低推力瓦温。 3、创造性的在700MW级高水头水轮机顶盖增加稳流装置,稳定顶盖取水管内流态,减少顶盖取水管路及阀门振动和噪声,避免发生共振,确保顶盖取水系统安全稳定运行,为顶盖取水方式下的节能降耗奠定基础。 项目成果的应用,有效降低了推力轴承运行瓦温,相同运行工况下推力平均瓦温由78.1℃降至56℃、降低了22.1℃,消除了机组在高负荷、长周期运行时因发电机推力瓦温高导致停机的风险,更有利于机组、电网的安全稳定运行。发电机推力运行瓦温的大幅降低,为机组冷却水源切换为顶盖取水提供了条件,运行能耗将大幅降低。经计算,单台机组在设计使用年限中的产出预计达9891.54万元。相关成果已获得4项国家知识产权局实用新型专利,在《大电机技术》发表了1篇技术论文。 作为国家实施西部大开发、“西电东送”战略的标志性工程,小湾电厂开展的大幅降低发电机推力轴承运行瓦温技术研究与实践,对水电行业机组的节能降耗、推力降瓦温以及研发更大容量的同类型机组等工作具有成功的借鉴和参考意义。