发电厂炉水泵电机结构优化与绝缘改造
2011-12-22 18:37:24   来源:www.simotd.com   评论:0 点击:

者摘要:炉水泵电机主要用于大型发电厂强制循环锅炉,是锅炉强制水循环、提高锅炉热效率的关键设备,可以说是强制循环炉的心脏。按照锅炉设计说明,炉水泵采用二运一备的方式,一台炉水泵投运可满足60%MCR的出力,二台炉水泵可满足100%MCR工况需要。


200kW(U268)电机与早期生产的210kW(U282)相比,定子绕组还采用了厚薄绝缘两种绕组线,薄绝缘处的绝缘厚度只有1.6mm。而在炉水泵电机定子内腔内充满了水的环境下,所有绕组线的绝缘电场强度是一致的。因此在绕组薄绝缘处很容易发生击穿事故。
由于200kW(U268)炉水泵电机绕组线径偏小,使得U268电磁设计的电流密度J1和热负荷Aj取值太高,偏离了正常的设计准则。实际上200kW(U268)与210kW(U282)相比,磁密基本上是正常的,但电流密度提高了3.1倍、发热因子Aj提高了3.03倍,分别达到8.96A/mm2和4396。虽然炉水泵电机大部分时间是在锅炉的热态下运行的,此时,水的密度下降为0.56左右,运行电流下降到19~21A,功率也下降44%左右,电流密度和发热因子都相应下降50%左右而达到正常值。但应注意,锅炉从冷状态过渡到热状态一般要12~16小时,在此期间电机电流在额定电流上下,即28A左右。因此发热因子为4300以上。炉水泵电机使用的交联聚乙烯绕组线,极可能过热而使绕组线绝缘进一步变软,引起绕组线绝缘层变形、变薄。也加速绕组线绝缘的老化过程。从电机拆出的缘组线已变为橘黄色,为过热老化的特征,这是200 kW(U268)炉水泵电机的绝缘寿命达不到设计要求的根本原因。经电磁计算,采用德国NSW公司PE2辐照交联聚乙烯绕组线,更换线径为φ2.6 mm的绕组,导线截面为5.3mm2,使得电机的电流密度降低了43%,发热因子Aj降低了44%。分别达到5.1A/mm2和2462,符合湿定子电机设计要求。同时绕组线的刚度是原绕组线的2.85倍。抗水流冲击力和漏磁场磁拉力的能力大大加强。改造后,200 kW(U268)炉水泵电机绕组绝缘厚度增加,防护措施加强,电机的绝缘可靠性得以大大提高,显著提高绕组绝缘寿命,使电机绝缘稳定性大大提高,从而进一步保障了机组安全、稳定运行。

(2)改造绕组布局结构。

故障电机绕组拆检时,检修人员发现多处绕组线划伤、磨擦凹痕等绝缘损伤缺陷,这是炉水泵电机生产厂家在穿线过程中绕组线和定子铁芯相擦造成的。这使得绕组线圈的绝缘受到损伤,大大降低了绕组线圈的绝缘寿命。

 徐塘发电公司电气保护班在改造过程中,将炉水泵双层交迭式绕组改为双单层四平面湿定子绕组,使得端部形成了12个独立的水流通道,而且端部绕组的绕包内的匝数减小,较原绕组结构有更多的水流通道,更好的冷却条件,因此能大大延长绕组的使用寿命。同时,穿线方法采用无轴向扭转减磨损的穿线工艺,即在穿线过程不因盘绕收放而产生绝缘绕组线的轴向扭转,真正做到无磨损。
 

(3)改进炉水泵过滤器

现有过滤器都有滤网结构,滤网的数目不能过大,否则会增加高压冷却系统的水阻,降低高压冷却器的热交换功能,而且单纯的过滤网无法阻隔细小的颗粒,特别是铁质的硬颗粒通过,这类颗粒对水润滑轴承的运行极为有害,改进后的过滤器设置了磁性装置,事实证明大大改善了水润滑轴承,特别是推力轴承工作条件,延长轴承寿命。

实践证明此项创新成果实施后,炉水泵电机绝缘在运行三年后湿态下仍能达到1000MΩ以上,从而有效的保障了几组的安全运行。

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