项目概述

上海电气集团上海电机厂有限公司成功设计、制造并交付了一台额定功率 9,350 kW 的大型直流发电机组，现已在公司临港电站投入稳定运行。该机组被客户誉为“国际领先的大功率直流发电机机型”，在国内同类项目中具有重要示范意义。项目的一个重要背景是：此类超大功率直流发电设备在国际市场上采购难度极大、价格昂贵且交货期长期不可控。本项目实现国产化交付，显著提升了交付可控性、降低了整体成本并保障了运行可靠性。

客户需求与工程目标

• 额定输出：9,350 kW 直流侧额定功率（并符合电站并网与负载要求）；
• 高可靠性：满足电站连续运行与紧急备用工况，对可用率和MTBF有严格要求；
• 优良的电能质量：低纹波、快速响应负载波动；
• 尽量减少对国外采购的依赖：缩短交付周期、降低采购与维护成本；
• 现场适配：考虑机组基础、吊装、热管理、控制接口及运行维护便利性。

技术方案与设计亮点

为满足上述需求，项目组围绕电气、机械与制造三大维度开展专项设计：

• 励磁与换向技术：

  根据电站运行与维护要求，电机可采用 无刷励磁（旋转整流）或静止整流励磁，以减少碳刷和换向器维护。对于必须使用换向器的配置，采用大直径换向子、精细铜条与优化的换向槽形，并配备自动清洁与真空除尘防护，降低换向维护频率。

• 电磁与绕组设计：

  采用低损耗硅钢、高导电铜导体与优化槽形，结合先进绝缘系统（真空浸漆 VPI 或高级浸漆体系），以提高效率、延长寿命并降低局部放电风险。

• 冷却与热管理：

  针对 9+ MW 大功率热流密度，采用 水冷 / 风冷复合或全水冷 方案（按现场工况定制），并设计冗余冷却回路与温度在线监测，保证热稳定性与故障时的继续运行能力。

• 机械与抗振设计：

  轴系、轴承与机座经过强度与疲劳校核；轴承选型支持油润滑或油循环冷却，并配备轴向定位与轴承温度监测，确保在高负荷、长时间运行下的机械可靠性。

• 功率质量与控制接口：

  电机与整流/换流子系统、并网控制器、保护装置做深度匹配，保证输出直流纹波满足电站及下游负载（如牵引、冶金、电解等）对电能质量的严格要求。预留丰富的监测与通信接口（DCS/SCADA/Modbus/IEC61850 等），便于系统集成与远程运维。

• 可维护性与模块化：

  关键部件（换向子/刷架、轴承座、冷却模块、端盖）采用模块化设计，便于现场检修与快速更换，降低检修停机时间与备件库存成本。

制造、试验与质量控制

制造与交付过程严格按照工业大功率电机的技术规范和企业质量管理体系执行：

1. 供应链与材料把控：关键材料（硅钢冷轧片、高纯铜导体、绝缘材料、轴承与密封件）均通过供应商资格审查与来料检验，材料证书与批次记录可追溯。
2. 关键工序控制：绕组成型、真空浸漆、定子/转子装配、动平衡、轴系装配等实行工艺卡与过程检验，必要时邀请客户和第三方见证。
3. 出厂试验（FAT）：包括空载与带载试验、温升试验、振动/噪声检测、换向/整流试验、绝缘耐压与局放测试、冷却效率验证及控制接口联调；试验报告完整并归档。
4. 可靠性与寿命验证：进行必要加速寿命试验或关键部件的寿命评估，确保长期服役稳定性。

运输、安装与调试

• 采用专用重件运输与缓冲包装，按部件分段转运，现场采用精密吊装与定位；
• 安装阶段重点控制机座基础刚度、轴系对中与联轴器同轴度，利用激光对中等高精度测量手段；
• 与电站控制、整流与并网系统一起完成联合调试，验证动态响应、短路穿越能力与保护联锁逻辑；
• 在并网与满载试运行期间，跟踪温升、振动与电能质量数据，按需优化控制参数与冷却方案。

运行表现与客户价值

投运后，机组在临港电站表现出良好运行特性，带来实实在在的工程与经济收益：

• 运行可靠性高：关键指标（温升、振动、噪声、直流纹波）稳定且在设定裕度内；
• 交付与供应保障：国产化制造大幅缩短交货期、降低采购成本，避免了国外采购中普遍存在的长周期与风险；
• 本地化服务：实现备件本地储备与快速响应的现场支援，显著降低运维风险与总体拥有成本（TCO）；
• 技术积累：项目进一步提升了企业在超大功率直流发电机领域的工程实施能力与市场竞争力，为后续类似项目提供了可复制经验。

工程难点与攻关措施

• 大功率换向的可靠性：针对高功率换向产生的电弧与热应力，优化换向子与刷架结构、采用表面处理与自动化除尘、并提供冗余刷组与监测。
• 热管理难题：通过 CFD 仿真优化冷却通路，设计冗余水路/风路与在线温度分布监测，保证局部不过温。
• 运输与现场安装风险：制定分段运输与分步吊装方案，采用专用防护与在线校核流程降低运输安装损伤风险。
• 并网与控制匹配：与整流/变流系统厂商联合调试控制器参数，做故障工况模拟与保护优化，确保并网安全与快速故障响应。

维护与运维建议

1. 建立常态化在线监测：绕组温度、换向区电气参数、轴承温度、冷却流量与振动等关键量应实时上传并设置阈值告警；
2. 换向区维护：若为有刷结构，制定刷碳更换周期与换向子清理周期；若为无刷结构，则集中维护整流装置与滤波元件；
3. 润滑与轴承管理：定期检查油位、油质并进行在线油样分析；
4. 备件策略：建立换向组件、刷架/刷碳、轴承、冷却件等关键备件库以保证快速响应；
5. 培训与应急响应：对运行与维修人员进行专项培训，建立应急抢修小组与远程技术支持通道。

9,350 kW 大功率直流发电机在上海电气临港电站的成功运行，标志着公司在超大功率直流发电机设计、制造与工程化交付方面取得重要突破。通过本次国产化实现，不仅有效解决了国外采购在价格、交期与可控性上的短板，也显著提升了本地运维与供应链保障能力，为国家关键能源与工业用户提供了可靠、可持续的动力装备保障。

注：为保障工程安全与客户隐私，文中未披露影响运行与安全的敏感控制参数或详细保护整定。完整技术资料、试验报告及运行记录已按合同与监管要求提交至客户存档。