中国储能网讯:抽水蓄能电站作为电力系统中的重要调节工具,其发电机结构与常规水电站发电机存在显著差异。这些差异主要体现在转子、定子、轴承、冷却系统等多个关键部件的设计和功能上。
一、转子部分的差异
磁极形状:常规水轮发电机对磁极形状没有特定要求,而抽蓄电站发电电动机在高转速(300转及以上)时,一般要求采用向心式磁极,以适应高速运转的需求。
转动惯量:抽蓄电站发电电动机需要适应高转速及频繁启停,因此在满足转动惯量条件下,要求结构更紧凑,尺寸更小。
转子支架:常规水轮发电机的转子支架多为现场组装式,而抽蓄电站发电电动机的转子支架基本就是整体式,在现场无需组装。
二、定子部分的差异
槽楔通风沟:常规水轮发电机定子槽楔通风沟按常规设计;抽蓄电站发电电动机由于反复启停,定子槽楔的通风沟须对称布置,以适应频繁的运行变化。即结构上除了槽楔上的区别外,基本一样。
三、轴承部分的区别
推力轴承支撑方式:常规水轮机的推力轴瓦是偏心支撑;抽蓄电站发电电动机的推力瓦只能做成对称支撑(中心支撑),一般油膜较薄,润滑性能差,摩擦损耗大且散热困难,所以设计上推力轴承的面压通常是常规机的1/2。
推力轴承结构类型:常规水轮发电机推力轴承有巴氏合金瓦轴承及塑料瓦轴承等;抽水蓄能电站发电电动机推力轴承瓦一般为巴氏合金瓦,采用使瓦的热变形和机械变形最小的结构型式,常见的支撑结构有弹性油箱、弹性盘、弹性柱、弹簧簇等。
导轴承:常规水轮发电机导轴承根据总体结构布置,有具有单独油槽和与推力轴承合用一个油槽等型式;抽蓄电站发电电动机的导轴承同样要能适应双向旋转,设计要求比常规发电机更为严格。
四、冷却系统部分的差异
通风方式:常规水轮发电机多采用自然冷却、密闭式空气冷却或水内冷等;抽蓄电站发电电动机除利用转子本身或转子支臂和磁轭的扇风作用进行径向通风和强制通风冷却外,对于大容量电机还可能采用直接水冷却或蒸发冷却系统等。
风扇设计:常规水轮发电机可装设常规轴流风扇;抽蓄电站发电电动机由于双向旋转,不能装设常规风扇叶片,圆盘式轮辐要设计成合适形状在双向起扇风作用。
五、运行工况
抽水蓄能电站的运行工况比常规水电机组更为复杂。它们需要在发电和抽水之间频繁切换,这就要求发电机能够快速响应并适应不同的运行条件。抽蓄机组往往具有高转速和频繁启停的特点,因此在结构设计上更加注重疲劳设计。
常规机组有机械制动或同时有电制动;抽蓄机械制动同时有电制动(考虑工况转换)。
六、总结
综上所述,抽水蓄能发电机与常规水电机组发电机的主要区别在于它们需要适应不同的运行工况和设计要求。抽水蓄能机组需要能够适应双向运转和频繁启停,因此在结构设计和材料选择上需要更加注重疲劳设计和耐用性。而常规水电机组则主要关注单向发电效率和稳定性。这些区别使得抽水蓄能机组在设计和运行上具有更高的复杂性和技术要求。
随着可再生能源的快速发展,抽水蓄能电站的作用愈发重要。它们不仅能够有效平衡电网负荷,提高电网的稳定性和可靠性,还能够促进风能、太阳能等间歇性可再生能源的消纳。因此,深入理解抽水蓄能电站与常规水电机组发电机设计上的差异,对于优化抽水蓄能电站的设计和运行具有重要意义。