液壓盤車在寧海電廠1 000 MW汽輪機中的應用

丁 湧

(浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江寧波315612)

1 液壓盤車裝置概述

在汽輪機啟動沖轉(zhuǎn)前和停機后，使轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速連續(xù)地轉(zhuǎn)動，以保證轉(zhuǎn)子均勻受熱和冷卻的裝置稱為盤車裝置。寧海電廠1 000 MW汽輪機采用高速液壓馬達盤車，盤車轉(zhuǎn)速約為48～54 r/min，其作用是保證汽輪機在啟動和停止過程中的安全運行。

液壓盤車裝置主要由液力調(diào)速馬達、超速離合器、中間軸和必要的軸承及緊固件組成，液壓馬達直接由頂軸油驅(qū)動。在馬達的供油管上裝有可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的閥門。為了防止軸承在汽輪機正常運行期間發(fā)生靜止腐蝕，汽輪機在額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min運行時，盤車保持約2～3 r/min的轉(zhuǎn)速緩慢轉(zhuǎn)動。

2 液壓盤車的工作原理

液壓馬達由5個伸縮油缸及1根偏心軸組成，盤車啟動時，供油電磁閥打開，借助于在伸縮油缸中的壓力油柱，把壓力傳遞給馬達的輸出偏心軸，使馬達伸出軸通過中間傳動軸帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其安全可靠性及自動化程度均非常高。盤車裝置配有超速離合器，能做到在汽輪機沖轉(zhuǎn)達到一定轉(zhuǎn)速后自動退出，并能在停機時自動投入。

下面分別介紹液壓馬達和超速離合器的工作原理。

2.1 液壓馬達的工作原理

如圖1所示，在殼體1的圓周放射狀均布了五個伸縮油缸。伸縮油缸中的柱塞2通過球鉸與連桿3相連接。連桿端部的鞍型圓柱面與曲軸4的偏心輪相接觸。曲軸的一端通過十字接頭與配流軸5相連。配流軸上“隔墻”兩側(cè)分別為進油腔和排油腔。

高壓油進入馬達的進油腔后，經(jīng)殼體的槽①、②、③引到相應的柱塞缸①、②、③中去。高壓油產(chǎn)生的液壓力作用于柱塞頂部，并通過連桿傳遞到曲軸的偏心輪上。例如，柱塞缸②作用于偏心輪上的力為N，這個力的方向沿著連桿的中心線，指向偏心輪的中心O1。作用力N可分解為兩個力:法向力Ff(力的作用線與連心線重合)和切向力T。

切向力T對曲軸的旋轉(zhuǎn)中心O產(chǎn)生扭矩，使曲軸繞中心O逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

柱塞缸①和③也與此相似，只是由于它們相對于主軸的位置不同，所以產(chǎn)生的扭矩的大小與缸②不同。使曲軸旋轉(zhuǎn)的總扭矩應等于與高壓腔相通的柱塞缸(在圖示情況下為①、②和③)所產(chǎn)生的扭矩之和。曲軸旋轉(zhuǎn)時，缸①、②、③的容積增大，④、⑤的容積變小，油液通過殼體油道④、⑤經(jīng)配流軸的排油腔排出。

當配流軸隨馬達轉(zhuǎn)過一個角度后配流軸“隔墻”封閉了油道③，此時缸③與高、低壓腔均不相通，缸①、缸②通高壓油，使馬達產(chǎn)生扭矩，缸③和缸⑤排油。當曲軸連同配流軸再轉(zhuǎn)過一個角度后，缸⑤、①、②通高壓油，使馬達產(chǎn)生扭矩，缸③、④排油。由于配流軸隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)，進油腔和排油腔分別依次與各柱塞缸接通，從而保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

2.2 超速離合器的工作原理

超速離合器的嚙合件如圖2方式封裝在箱體內(nèi)，即在投入盤車裝置時，它們向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而使內(nèi)外座圈之間產(chǎn)生剛性連接。軸線則由液壓盤車裝置的馬達通過特殊仿形軸、軸法蘭及超速離合器驅(qū)動。在汽輪機升速時，離合器的夾緊件向外旋轉(zhuǎn)，斷開連接。在更高轉(zhuǎn)速下，離心力使得隨內(nèi)環(huán)一起旋轉(zhuǎn)的嚙合件收縮直至與外環(huán)不再接觸，這樣在汽機運行過程中就不會產(chǎn)生磨損。

如圖2所示，上半部分為液壓馬達通過仿形軸連接的超速離合器的外套，下半部分為盤車馬達與汽輪機轉(zhuǎn)子相連接的輸出軸，即超速離合器的內(nèi)套，中間部分為嚙合件。圖2(a)所示狀態(tài)為盤車馬達和汽輪機都處于靜止時的自由狀態(tài)，外套和內(nèi)套通過嚙合件嚙合在一起，但是沒有轉(zhuǎn)動;圖2(b)所示狀態(tài)為盤車馬達開始轉(zhuǎn)動并通過嚙合件帶動汽輪機轉(zhuǎn)子同速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，即n1=nA;圖2(c)所示為汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于或等于盤車馬達轉(zhuǎn)速，即n1＞nA，但是還沒達到脫扣轉(zhuǎn)速的狀態(tài)，此時汽輪機轉(zhuǎn)子帶動盤車馬達做同速轉(zhuǎn)動;圖2(d)所示狀態(tài)為汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速遠大于盤車馬達轉(zhuǎn)速，即n1?nA，盤車馬達與汽輪機轉(zhuǎn)子已經(jīng)脫扣，此時超速離合器的外套、內(nèi)套與嚙合件處于自由未嚙合狀態(tài)，汽輪機以自己的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。以上就是超速離合器的簡單工作過程。

圖1 單作用連桿型徑向柱塞式液壓馬達的原理圖

圖2 超速離合器的嚙合件工作過程

3 手動盤車裝置

寧海電廠1 000 MW汽輪機除了裝有液壓盤車裝置外，還配備手動盤車裝置，用以輔助液壓盤車啟動和汽輪發(fā)電機組檢修時盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。如果手動旋轉(zhuǎn)軸感覺困難，則可能是由于頂軸油系統(tǒng)調(diào)整不當或者軸系出現(xiàn)摩擦，在此情況下，在蒸汽進入汽輪機之前必須采取適當?shù)拇胧?/p>

4 液壓盤車運行規(guī)定

液壓盤車在運行中有如下嚴格規(guī)定，以保證盤車裝置和汽輪機組的安全:

(1)盤車正常投運操作應先由檢修人員通過手動盤車裝置手動盤車，確認汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動正常后，再打開液壓盤車供油電磁閥，運行人員緩慢開啟液壓馬達供油調(diào)節(jié)閥，控制盤車轉(zhuǎn)速在48～54 r/min連續(xù)運行。

(2)盤車正常轉(zhuǎn)速為48～54 r/min。汽機轉(zhuǎn)速小于120 r/min，盤車自動投入;汽機轉(zhuǎn)速大于180 r/min，盤車自動退出。

(3)機組正常運行時，盤車空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在 6～12 r/min之間，以防止靜態(tài)腐蝕。

(4)盤車裝置的液壓馬達中的油溫不得超過80℃。

(5)汽機轉(zhuǎn)子金屬溫度小于100℃時，可以停用盤車。

5 結(jié)束語

盤車是保證汽輪發(fā)電機組啟停安全必不可少的裝置，寧海電廠1 000 MW汽輪機采用高速液壓盤車，為汽輪機組的啟停提供保障，液壓盤車裝置在使用過程中必須遵循運行規(guī)定，定期進行維護保養(yǎng)，方能保證盤車裝置的長周期穩(wěn)定運行。

［1］國華寧海電廠.1 000 MW機組汽輪機培訓教材［Z］.2008.

［2］國華寧海電廠.1 000 MW機組運行規(guī)程［Z］.2010.