方家山1080MW机组汽机主盘车脱扣不到位原因分析及处理

方家山1080MW机组汽机主盘车脱扣不到位原因分析及处理

李浩然

中核核电运行管理有限公司浙江省嘉兴市314300

摘要：汽机盘车装置是在机组启动前及停机后带动轴系旋转的驱动装置，以保证转子均匀受热和冷却，防止造成转子永久性弯曲变形。方家山汽机盘车为电液操纵的低速自动盘车装置，具备液压驱动投入和自动甩开功能。两台机组在安装调试期间，均发生过盘车脱扣不到位的情况，影响了机组的正常运行。本文主要针对盘车脱扣不到位的缺陷进行原因分析，提出相应的处理方案并实施验证，最终消除缺陷，保证了机组的安全稳定运行。缺陷原因分析和处理过程对于同类汽轮机的安装、运行、维护等方面具有推广和借鉴意义。

关键词：汽机盘车装置；电液操纵；脱扣不到位

1.前言

盘车装置是汽轮机组在启动前及停机后带动轴系旋转的驱动装置。在汽轮机冲转前要用盘车装置带动转子作低速转动，使转子受热均匀，减小冲转启动力矩，使机组顺利启动；启动前盘动转子，可以用来检查汽轮机是否具备运行条件，如动静部分是否存在碰磨，主轴弯曲度是否正常等。停机后，投入盘车装置，可搅合汽缸内的汽流，以利于消除汽缸上、下温差，防止转子变形，有助于消除温度较高的轴颈对轴瓦的损伤。方家山汽机盘车为电液操纵的低速自动盘车装置，轴向切入，对机组冲击小，具备液压驱动投入和自动甩开功能，能满足机组启停自动化要求。

两台机组在安装调试期间，均发生过盘车脱扣不到位的情况。盘车脱扣不到位不仅会影响辅助盘车等相关逻辑设备的投运，甚至会造成汽机转子“打齿”的恶劣后果，影响机组的正常运行。

2.盘车装置的结构形式及工作原理

盘车装置主要由减速离合器、驱动电机和联轴器组成，减速离合器是盘车装置的主体，也是体现盘车装置基本功能最核心的部分（如图1所示）。减速离合器集成在一个焊接台板上，通过该台板装在前箱内。减速器蜗杆通过液压联轴器与盘车电机相连。离合器上有两个油接口，连接润滑油、动力油及电磁阀。盘车电机通过支座固定在前箱台板上。大盘车齿轮装在高中压转子高压端。

图1减速离合器结构示意图

从功能上分主要由两部分组成，第一部分为减速器，其通过一组蜗轮蜗杆实现，电机通过联轴器连接至蜗杆，蜗杆带动装在盘车轴上的蜗轮旋转从而带动轴上的小齿轮旋转；第二部分为离合器，通过带有螺旋滑道的盘车轴及轴上的小齿轮实现。啮合时，电磁阀打开，动力油推动小齿轮沿着螺旋滑道向装在汽轮机转子上的大齿轮靠近。小齿轮的啮合端装有一个相位齿轮。相位齿齿形比小齿轮的齿形略细，更易于啮合，材质为软钢，能有效保护大齿轮。当相位齿轮齿与大齿轮齿隙对上时，在动力油及大齿轮的作用力下，小齿轮轴向移动，并沿着螺旋滑道旋转，实现与大齿轮的啮合，带动汽轮发电机组转子转动。而当机组升速时，大齿轮会给小齿轮一个反力矩，小齿轮沿着螺旋滑道脱开。盘车过程中电机停运，小齿轮失去动力，也会受到大齿轮施加的反力矩翻转脱开。

3.故障原因分析及针对性的实验论证

观察盘车啮合和脱扣时小齿轮的运转情况，无明显的机械卡涩，小齿轮沿着螺旋滑道自然旋转地脱开，基本排除是由于部件制造加工精度或润滑油异物等因素，导致滑道与小齿轮结合面存在异常碰磨的情况。根据设备结构及原理分析判断，造成盘车脱扣不到位的原因可能是由于电磁三通阀失电关闭后，啮合动力油和回油管中的油压未能及时卸去，在小齿轮推力环形腔室存在憋压现象，导致盘车不能顺利脱扣。同时，润滑油压过低，螺旋道滑动不畅等因素，也会造成盘车脱扣不到位。

3.1电磁阀位置及啮合动力油回路调整

根据盘车脱扣不到位的现象，小齿轮刚开始弹开时自然的沿着螺旋滑道旋转，行程至距离脱扣位大约16mm时，不再轴向移动。初步判断可能是因为推力环形腔室存在憋压，导致小齿轮不能顺利脱扣。为了解决该问题，针对性的对电磁阀位置及油管路重新进行了布置（如图2所示）。

从实验结果可以看出，电磁阀位置及油管路调整后，对盘车运行情况影响较小，回油管路的卸油快慢不是导致盘车小齿轮无法脱扣到位的主要原因。

3.2增加持续供油管路进油量

盘车的持续供油管路在设备中心注油孔前设置有10mm的节流孔板，为了增加润滑油进油量，将节流孔尺寸扩大至14mm，进行了多次盘车啮合脱扣试验。

记录如下：

图3旁路管线示意图

持续供油管路节流孔板扩孔、提高润滑油系统压力等措施实验效果均不理想。究其原因，虽然增加了系统的进油量，但因为设备本身的结构特点：小齿轮与螺旋槽道配合面、盘车轴承润滑等都需要大量润滑油，使得设备在运行过程中泄油量较大。同时，如图4所示的两个对称布置试验用工艺孔，在设备运行时也在持续泄油。为了配合实验效果，分别将工艺孔进行了堵塞，实验记录如下：

实验结果表明，提高润滑油压能使盘车小齿轮能顺利脱扣。润滑油量的大小，是影响盘车小齿轮能否脱扣到位的主要原因。

4.结束语

通过对设备故障的原因分析及实验验证过程，最终找到了方家山汽机盘车脱扣不到位的根本原因，成功的消除了缺陷。盘车装置的选配是根据工程所用汽轮机的轴系参数及布置来决定的，并根据相关参数从厂家成套采购。在设备的安装过程中，可能会因为系统设计、管线布置、安装施工等因素，与初始试验参数存在偏差。在设备的缺陷处理过程之中，我们也累计了宝贵的经验。无论是对于在建机组，还是已运行机组，都有重要的借鉴意义。

参考文献

[1]张秋鸿等，汽轮机技术，《汽轮机技术》编辑部，2015年

[2]崔学红，液压与气动系统及维护，机械工业出版社，2013年