黃屋水電站電動(dòng)盤(pán)車(chē)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹黃屋水電站電動(dòng)盤(pán)車(chē)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，在機(jī)組檢修后，利用電動(dòng)盤(pán)車(chē)進(jìn)行軸線(xiàn)測(cè)量。測(cè)量的結(jié)果令人滿(mǎn)意。
　　關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)軸線(xiàn)測(cè)量定子繞組 轉(zhuǎn)子繞組
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　1 前言
　　在燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的檢修安裝過(guò)程中對(duì)軸線(xiàn)應(yīng)進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，以及測(cè)量和調(diào)整定、轉(zhuǎn)子間隙及轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)輪室的間隙，保證安裝質(zhì)量和運(yùn)行的穩(wěn)定性。軸線(xiàn)測(cè)量是用盤(pán)車(chē)的方法，使機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分慢慢旋轉(zhuǎn)。盤(pán)車(chē)分為機(jī)械盤(pán)車(chē)和電動(dòng)盤(pán)車(chē)。由于機(jī)械盤(pán)車(chē)要消耗較多的勞動(dòng)力，操作強(qiáng)度大，而電動(dòng)盤(pán)車(chē)使用方法簡(jiǎn)便，使用人力較少，操作省力，故電動(dòng)盤(pán)車(chē)越來(lái)越受到水電檢修人員的歡迎。
　　黃屋水電站SFWG1350—48／31200水輪發(fā)電機(jī)的軸線(xiàn)測(cè)量是采用電動(dòng)盤(pán)車(chē)的方法。黃屋水電站的裝機(jī)容量為1350 k W，屬于小型水電站。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套定子直流電源開(kāi)關(guān)手動(dòng)切換控制系統(tǒng)，盤(pán)車(chē)時(shí)軸線(xiàn)測(cè)量效果令人滿(mǎn)意，機(jī)組投入運(yùn)行后，各部擺度均能符合規(guī)范要求，運(yùn)行穩(wěn)定。
　　2 電動(dòng)盤(pán)車(chē)原理
　　如果在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈和定子任意一相線(xiàn)圈中同時(shí)通入直流電流，則在定、轉(zhuǎn)子之間會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)相互作用的磁場(chǎng)，當(dāng)定、轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)極性相反時(shí)，磁場(chǎng)間將相互吸引；反之，互相排斥；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至與定子磁軸一致時(shí)，則保持相對(duì)平衡不動(dòng)。
　　根據(jù)上述原理，在電動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)，先在轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈中圈中通以一定的直流電流，然后按照順序在定子各相線(xiàn)圈分別切換通入直流電流，且電磁力矩大于轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩時(shí)，轉(zhuǎn)子就會(huì)順著規(guī)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。若切換操作方法控制的好，可以使轉(zhuǎn)子平穩(wěn)而連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)或停在任意平衡位置上。
　　3 電動(dòng)盤(pán)車(chē)的直流電源計(jì)算
　　3.1電氣轉(zhuǎn)角與幾何轉(zhuǎn)角的計(jì)算
　　當(dāng)定子電流根據(jù)操作順序，每切換一次而使電氣角的改變，稱(chēng)為電氣轉(zhuǎn)角。相應(yīng)轉(zhuǎn)子在空間角度的改變，稱(chēng)為幾何轉(zhuǎn)角。
　　3.1.1電氣轉(zhuǎn)角的確定
　　為了使轉(zhuǎn)子在盤(pán)車(chē)時(shí)旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，盡量減小定子相序切換時(shí)的分?jǐn)嚯娏髦岛涂s短幾何轉(zhuǎn)角，我們選定了三相六拍的步進(jìn)運(yùn)行方式，即按A→AB→B→BC→C→CA→A的順序?qū)Χㄗ永@組通電，其電氣轉(zhuǎn)角為60°。
　　3.1.2幾何轉(zhuǎn)角的計(jì)算
　　對(duì)于極對(duì)數(shù)為1，幾何轉(zhuǎn)角等于電氣轉(zhuǎn)角。極對(duì)數(shù)大于1的幾何轉(zhuǎn)角按下式計(jì)算：
　　αj=αd／p
　　式中：αj—幾何轉(zhuǎn)角(度)
　　P—極對(duì)數(shù)(黃屋機(jī)組為24對(duì))
　　αd—電氣轉(zhuǎn)角(度)
　　經(jīng)計(jì)算得：αj=2.5°
　　3.2起動(dòng)電流計(jì)算
　　當(dāng)定、轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈通入直流電后，能使轉(zhuǎn)子起動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電流，稱(chēng)為起動(dòng)電流。起動(dòng)電流的大小，根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)估算，只要定、轉(zhuǎn)子分別通入本身額定電流的30～40％，就可以進(jìn)行電動(dòng)盤(pán)車(chē)。為了更準(zhǔn)確些，可用下例公式計(jì)算：
　　ICST=(1.26IFOGNND／UN)1/2*(f／sinαe)1/2
　　式中：
　　LCST—計(jì)算起動(dòng)電流A
　　LFO—空載勵(lì)磁電流A
　　G—盤(pán)車(chē)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)部分總重量T
　　NN—機(jī)組額定轉(zhuǎn)速r/min
　　D—推力軸承平均直徑M
　　UN—定子額定電壓KV
　　f—電動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)軸承摩擦因數(shù)(此數(shù)比機(jī)械盤(pán)車(chē)時(shí)小)，其值與油的類(lèi)別和油膜厚度有關(guān)。
　　α0—電動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)的電氣轉(zhuǎn)角，一般取60°。
　　實(shí)際上，用計(jì)算方法計(jì)算出來(lái)的起動(dòng)電流，其誤差還是比較大，因?yàn)閒是一個(gè)變數(shù)，推力瓦采用的潤(rùn)滑油不同，f值不一樣，起動(dòng)時(shí)的靜摩擦系數(shù)又比轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的大，計(jì)算結(jié)果僅是一個(gè)大概的值。
　　計(jì)算的起動(dòng)電流并非直接通入定、轉(zhuǎn)子的電流；由于轉(zhuǎn)子和定子額定電流值不同，定子電流可通入的大些，轉(zhuǎn)子電流應(yīng)通入小些，但要符合L1L2≥L2CST的關(guān)系。
　　4 電動(dòng)盤(pán)車(chē)的電氣設(shè)備和接線(xiàn)
　　4.1電動(dòng)盤(pán)車(chē)的電氣一次設(shè)備可利用轉(zhuǎn)子、定子干燥設(shè)備。在黃屋水電站根據(jù)計(jì)算電流選用了四臺(tái)容量合適的直流焊機(jī)，作為定、轉(zhuǎn)子的直流電源。
　　4.2盤(pán)車(chē)控制回路設(shè)計(jì)
　　根據(jù)黃屋水電站的實(shí)際情況，我們?cè)O(shè)計(jì)的電動(dòng)盤(pán)車(chē)是用手工操作按鈕去切換定子繞組電流。
　　5 盤(pán)車(chē)前的準(zhǔn)備工作
　　5.1電動(dòng)盤(pán)車(chē)設(shè)備安裝和接線(xiàn)
　?。?）按圖安裝設(shè)備和接線(xiàn)，各導(dǎo)線(xiàn)的截面積應(yīng)滿(mǎn)足計(jì)算電流值的要求。（2）導(dǎo)線(xiàn)連接可靠，各可動(dòng)接觸點(diǎn)良好。（3）電動(dòng)盤(pán)車(chē)設(shè)備安裝連接后，應(yīng)先摸擬試驗(yàn)，待動(dòng)作無(wú)誤后，再分別與定子、轉(zhuǎn)子繞組連接，并調(diào)節(jié)輸出電流值至計(jì)算值，調(diào)節(jié)方法如下：
　　1) 轉(zhuǎn)子回路的電流調(diào)節(jié)方法：先操作電焊機(jī)的電流調(diào)節(jié)手柄在無(wú)輸出的位置，合上交流電源開(kāi)關(guān)，操作電焊機(jī)的手柄進(jìn)行升流至回路電流達(dá)計(jì)算值(90A)，然后跳開(kāi)回路的開(kāi)關(guān)。
　　2) 定子回路的電流調(diào)節(jié)方法：先操作三臺(tái)電焊機(jī)的電流調(diào)節(jié)手柄在無(wú)輸出的位置，合上交流電源開(kāi)關(guān)，依次調(diào)節(jié)定子繞組A B C三相電焊機(jī)的輸出電流，直至回路電流達(dá)計(jì)算值(100A)，然后跳開(kāi)回路的開(kāi)關(guān)。
　　5.2判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向
　　電動(dòng)盤(pán)車(chē)旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向一致，雖機(jī)組允許作少許反轉(zhuǎn)，但在電動(dòng)盤(pán)車(chē)前盡量判斷旋轉(zhuǎn)方向正確，以免機(jī)組反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)反向的判斷方法如下：
　?。?）根據(jù)轉(zhuǎn)子電流的方向和磁極線(xiàn)圈的繞向，決定磁極的極性。（2）根據(jù)定子線(xiàn)圈繞組的排列方式，選出便于觀察的任一極距下的三相各槽；按線(xiàn)圈電流方向，再定出A B C各相線(xiàn)圈的N極和S極。（3）觀察轉(zhuǎn)子磁極的N極或S極同定子線(xiàn)圈 N極和S極的相互位置關(guān)系，判斷何相通電才能使轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
　　6 盤(pán)車(chē)操作步驟及注意事項(xiàng)
　　盤(pán)車(chē)操作要有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，操作人員在接到電動(dòng)盤(pán)車(chē)指揮人員的通電命令后，按下列步驟進(jìn)行操作
　　6.1轉(zhuǎn)子、定子回路操作
　?。?）先投入轉(zhuǎn)子回路的交流電源開(kāi)關(guān)，使轉(zhuǎn)子繞組處于通電狀態(tài)。（2）再投入定子回路的交流電源開(kāi)關(guān)，使定子繞組處于待通電狀態(tài)。
　　6.2機(jī)組電動(dòng)盤(pán)車(chē)操作
　　手動(dòng)切換按鈕是按三相六拍切換順序操作的，以第一次通電為A相繞組為例，其操作按鈕順序?yàn)椋?QA→2QA→1TA→3QA→2TA→1QA→3TA→2QA→周而復(fù)始地直至軸線(xiàn)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，停跳定子直流開(kāi)關(guān)而停止。此時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的直流電也斷電。
　　6.3電動(dòng)盤(pán)車(chē)注意事項(xiàng)
　　（1）第一次通電后，如轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，可調(diào)換定子(或轉(zhuǎn)子)直流電源的正負(fù)極，即可恢復(fù)正轉(zhuǎn)。（2）盤(pán)車(chē)通電后，轉(zhuǎn)子不能起動(dòng)，則應(yīng)斷開(kāi)電源，找出原因。（3）定子繞組切換操作不可太快，否則轉(zhuǎn)子會(huì)反轉(zhuǎn)。（4）測(cè)量軸線(xiàn)時(shí)，應(yīng)在定、轉(zhuǎn)子停電去磁后，再測(cè)讀擺度數(shù)據(jù)。
　　7 成果
　　電動(dòng)盤(pán)車(chē)手動(dòng)切換控制系統(tǒng)，在黃屋水電站機(jī)組的使用，成功地解決了機(jī)械盤(pán)車(chē)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。電動(dòng)盤(pán)車(chē)的操作簡(jiǎn)單，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，大大地提高了工作效率。黃屋水電站機(jī)組的軸線(xiàn)，按盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)處理合格后，正式投入運(yùn)行時(shí)的擺度和瓦溫均良好。