魏江
(大唐電科院西北分公司,西安 710065)
盤車裝置是用于汽輪機(jī)組啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行,帶動(dòng)轉(zhuǎn)子低速旋轉(zhuǎn)以便消除轉(zhuǎn)子原始撓度,或在停機(jī)后盤動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),保持轉(zhuǎn)子均勻冷卻,減小轉(zhuǎn)子變形的可能。機(jī)組啟動(dòng)前盤動(dòng)轉(zhuǎn)子,可以通過(guò)盤車電流和轉(zhuǎn)子偏心來(lái)確認(rèn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲情況,如動(dòng)靜部分是否存在碰磨現(xiàn)象,主軸撓度是否滿足機(jī)組啟動(dòng)要求與上一次相比是否有大的偏差等。
汽輪機(jī)組停機(jī)轉(zhuǎn)速到0后,應(yīng)及時(shí)投入盤車裝置,停機(jī)后使轉(zhuǎn)子連續(xù)或定期轉(zhuǎn)動(dòng)以便消除轉(zhuǎn)子的熱彎曲度。盤車帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使蒸汽和內(nèi)缸受到良好的攪拌,以達(dá)到各部件均勻冷卻。汽缸和轉(zhuǎn)子等部件由熱態(tài)逐漸變?yōu)闇貞B(tài),其缸體下部較上部冷卻速度快,轉(zhuǎn)子由于上下溫差而向上彎曲,進(jìn)而產(chǎn)生拱背效應(yīng),彎曲程度會(huì)隨著停機(jī)后的時(shí)間而變大。
對(duì)盤車裝置的要求是:既能低速盤動(dòng)轉(zhuǎn)子,又能在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于盤車轉(zhuǎn)速時(shí)自動(dòng)脫開(kāi),并使盤車裝置停止轉(zhuǎn)動(dòng),保持在閉鎖狀態(tài)。盤車裝置常規(guī)選用就地控制柜進(jìn)行啟??刂?。
東汽盤車就地控制柜提供盤車裝置的常規(guī)操作功能,可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)啟停盤車。利用可編程控制器PLC進(jìn)行邏輯控制。并能在“潤(rùn)滑油壓低”開(kāi)關(guān)動(dòng)作或盤車電流過(guò)大情況下自動(dòng)停止盤車裝置。
1)啟動(dòng)允許信號(hào)。潤(rùn)滑油壓正常信號(hào)閉合、汽機(jī)零轉(zhuǎn)速信號(hào)閉合、DCS遠(yuǎn)程啟動(dòng)允許3個(gè)信號(hào),否則將無(wú)法啟動(dòng)盤車裝置。
2)零轉(zhuǎn)速自動(dòng)投入盤車功能。機(jī)組盤車運(yùn)行方式選擇在“自動(dòng)”方式,在滿足盤車啟動(dòng)允許條件下,只要DCS柜發(fā)出轉(zhuǎn)子零轉(zhuǎn)速信號(hào)到就地盤車控制柜,嚙合電磁閥自動(dòng)帶電,使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與汽輪機(jī)盤車齒輪自動(dòng)嚙合。盤車控制柜在嚙合電磁閥通電一定時(shí)間后開(kāi)始檢測(cè)“嚙合到位”信號(hào)是否到位,分兩種情況:
a.如果“嚙合到位”信號(hào)未到位,盤車電機(jī)將進(jìn)行軟啟動(dòng)程序,點(diǎn)動(dòng)嚙合齒輪。如果收到“嚙合到位”信號(hào),盤車電機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)。延時(shí)一定時(shí)間后嚙合電磁閥將自動(dòng)斷電。如果未收到“嚙合到位”信號(hào),盤車電機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行2次后第3次將強(qiáng)行工頻啟動(dòng)盤車盤車。
b.任何時(shí)候按下就地控制柜“盤車停止”按鈕,盤車電機(jī)將停止運(yùn)轉(zhuǎn)?!氨P車停止”按鈕在嚙合到位有效的情況下是一個(gè)帶閉鎖功能開(kāi)關(guān),即使“盤車停止”按鈕復(fù)位,由于"甩開(kāi)"信號(hào)未閉合或"嚙合到位"信號(hào)仍然存在,盤車電機(jī)也不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),避免發(fā)生盤車異常啟動(dòng)的危險(xiǎn)事故。
機(jī)組沖車后,至40 r/min左右發(fā)現(xiàn)盤車甩開(kāi),甩開(kāi)信號(hào)燈亮。隨即盤車電磁閥燈亮,盤車有自動(dòng)嚙合,與旋轉(zhuǎn)的大軸撞擊,嚙合齒之間碰撞,迅速斷開(kāi)盤車系統(tǒng)電源。撞擊聲音消失,擺動(dòng)尺在彈簧力作用下復(fù)位。
停機(jī)后打開(kāi)軸承箱檢查,發(fā)現(xiàn)嚙合齒有碰撞痕跡,確認(rèn)盤車擺動(dòng)齒在40 r/min左右與大軸嚙合齒產(chǎn)生碰撞。
盤車電磁閥動(dòng)作邏輯如圖1所示,啟動(dòng)允許滿足的情況下,動(dòng)作條件分為:1)手動(dòng)方式與電磁閥動(dòng)作;2)自動(dòng)方式與零檢測(cè)脈沖,零檢測(cè)脈沖信號(hào)由DCS送至。
失電條件為:1)Q8.1盤車接觸器動(dòng)作;2)停盤車指令;3)潤(rùn)滑油壓非正常。
上述故障發(fā)生在自動(dòng)方式下,DCS零轉(zhuǎn)速檢測(cè)脈沖信號(hào)有一個(gè)轉(zhuǎn)速模擬量信號(hào)經(jīng)過(guò)判斷塊送出,轉(zhuǎn)速大于10 r/min發(fā)0,轉(zhuǎn)速小于10 r/min發(fā)1。事故發(fā)生后,檢查DCS系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)此模擬量轉(zhuǎn)速信號(hào)在2.5 r/min左右。盤車運(yùn)行期間,電磁閥不帶電。盤車甩開(kāi)信號(hào)到位后,盤車接觸器Q8.1失電,判斷塊送0至盤車PLC。啟動(dòng)允許滿足的情況下,導(dǎo)致電磁閥再次帶電。導(dǎo)致擺動(dòng)齒靠向旋轉(zhuǎn)的大軸,最終導(dǎo)致兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的齒輪齒相接觸,引起撞擊與噪聲。
揭開(kāi)軸承箱檢查,零轉(zhuǎn)速信號(hào)支架接觸位置有偏差,無(wú)法正常采集齒輪脈沖量信號(hào)。調(diào)整零轉(zhuǎn)速信號(hào)角度,再次啟動(dòng)可以正常顯示機(jī)組轉(zhuǎn)速,送PLC信號(hào)正確無(wú)誤,甩開(kāi)信號(hào)到位后,電磁閥未帶電。
圖1 盤車電磁閥動(dòng)作邏輯
盤車自動(dòng)邏輯設(shè)計(jì)的初衷是避免人工干預(yù),只要信號(hào)滿足的情況下可以無(wú)條件啟動(dòng)盤車電機(jī)或者盤車電磁閥帶電。但是自動(dòng)方式有一定的安全隱患。
盤車系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)方式及零轉(zhuǎn)速信號(hào)有很大關(guān)系,一旦滿足自動(dòng)投入的任何條件,盤車都會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)或者電磁閥自動(dòng)帶電,從設(shè)計(jì)的安全上來(lái)看系統(tǒng)冗余度不夠。
另外設(shè)計(jì)理念上有一些偏差。盤車系統(tǒng)不是對(duì)投入時(shí)間要求特別苛刻的系統(tǒng)。對(duì)自動(dòng)的程度要求沒(méi)有其他系統(tǒng)要求那么嚴(yán)格。
相反,很多現(xiàn)場(chǎng)的使用習(xí)慣是人工判斷條件、手動(dòng)嚙合、手動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)的步驟。而且現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性方面往往有差別。例如如果發(fā)生電磁閥卡澀,在自動(dòng)方式下,人工進(jìn)行嚙合,嚙合信號(hào)一旦滿足,盤車立即就會(huì)啟動(dòng)。存在人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。
如上述事故所述,考慮安全的因素,一旦發(fā)生甩開(kāi)工況,應(yīng)該無(wú)條件停盤車且禁止再次啟動(dòng)。避免自動(dòng)條件滿足后再次啟動(dòng)導(dǎo)致盤車擺動(dòng)齒輪與大軸齒輪發(fā)生碰撞。
1)自動(dòng)方式非全程自動(dòng),增加人工啟動(dòng)操作,增加人工啟動(dòng)指令。
2)自動(dòng)只是完成啟動(dòng)條件判斷、盤車嚙合、指示燈顯示功能。這些功能維持原設(shè)計(jì)。
3)甩開(kāi)后需要復(fù)位,否則電磁閥無(wú)法帶電。
1)電磁閥動(dòng)作邏輯和電機(jī)啟動(dòng)邏輯添加復(fù)位功能,一旦發(fā)生甩開(kāi)或者盤車跳閘工況,需要復(fù)位才能正常帶電。如圖2所示,其中“復(fù)位(增加)”和“保護(hù)(增加)”項(xiàng)為新增邏輯內(nèi)容。
2)盤車自動(dòng)方式或者手動(dòng)方式條件滿足情況下,與上啟動(dòng)指令才能啟動(dòng)盤車電機(jī),避免自動(dòng)程序自動(dòng)啟動(dòng)盤車電機(jī)。圖3所示“盤車啟動(dòng)指令(增加)”為新增邏輯。
同時(shí),盤車裝置操作盤面需要增加“復(fù)位”按鈕及“啟動(dòng)”按鈕。
圖2 盤車電磁閥啟動(dòng)邏輯(修改后)
圖3 盤車電機(jī)啟動(dòng)邏輯(修改后)
從調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)反饋來(lái)看,盤車自動(dòng)邏輯存在“過(guò)?!惫δ?,過(guò)于強(qiáng)調(diào)自動(dòng)方式,但是設(shè)備的可靠性跟不上。往往發(fā)生非正常的“自動(dòng)”工況,考慮到設(shè)備現(xiàn)狀及安全的冗余度。建議在自動(dòng)邏輯上增加人工啟動(dòng)功能,避免盤車異常情況下自動(dòng)啟動(dòng)或者電磁閥異常帶電。保護(hù)汽輪機(jī)組軸系的安全。
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