給水泵汽輪機盤車裝置嚴重超速分析

范文旺，劉培棟，張 盼

(潤電能源科學技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450052)

1 給水泵汽輪機介紹

某電廠2×660 MW 超超臨界機組工程，汽輪機采用東方汽輪機有限公司生產(chǎn)的CC660/602-28/2.7/0.4/600/620型超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙抽、雙背壓凝汽式汽輪機。兩臺給水泵汽輪機均采用東方汽輪機廠生產(chǎn)的G16-1.0型單軸、單缸、輔助蒸汽外切換、變轉(zhuǎn)速、沖動凝汽式給水泵汽輪機。

該型給水泵汽輪機盤車裝置為SEW-傳動設備(天津)有限公司生產(chǎn)，設備型號KA87AM160/OS1，轉(zhuǎn)速1 400/111 r/min,傳動速比12.56。該裝置采用ETL96S離合器，盤車轉(zhuǎn)速120 r/min；盤車電機參數(shù)：額定電壓380 V、額定電流21.9 A、轉(zhuǎn)速1 460 r/min。

盤車裝置工作原理：停機過程中，當機組轉(zhuǎn)速由高轉(zhuǎn)速降至240 r/min時，盤車通油電磁閥將帶電5 s，盤車裝置潤滑油打開，當接收到小汽輪機電液控制系統(tǒng)(micro eleotro-hydraulic control system，MEH)的“啟動轉(zhuǎn)速(180 r/min)”，盤車在“自動”且同時滿足“潤滑油壓正常”后，盤車電機接通電源。盤車電機啟動后，自動同步離合器的棘爪與棘輪齒接觸，使內(nèi)外花鍵輪齒相對齊，由棘輪棘爪機構(gòu)提供的有效扭矩使中間滑移體沿花鍵槽做軸向運動，驅(qū)使內(nèi)、外花鍵輪齒嚙合，并帶動輸出部件轉(zhuǎn)動，盤車裝置完成投入并處于盤車狀態(tài)。當給水泵汽輪機沖轉(zhuǎn)后，盤車裝置輸出軸轉(zhuǎn)速大于輸入軸轉(zhuǎn)速時，中間滑移體受到一個反向力矩，使中間滑移體與輸出部件脫離嚙合位置，離合器自動脫開(即機械部件脫開)；當給水泵汽輪機轉(zhuǎn)速超過240 r/min時，延時30 s，DCS發(fā)出盤車電機“停止”指令，盤車電機電源斷開，此時盤車裝置完全停止，手動操作盤車斷油電磁閥帶電5 s，潤滑油停止供油。為了準確地判斷盤車的“嚙合”與“甩開”位置，盤車裝置設置一套中間滑移體位置檢測裝置，在“投入極限位置”A和“脫開極限位置”B處分別安裝一只接近開關，當中間滑移體移動到“投入極限位置”A后發(fā)出“嚙合”信號，至“脫開極限位置”B后發(fā)出“甩開”信號。

2 事故經(jīng)過

2019-08-11T21:10，A給水泵汽輪機首次沖轉(zhuǎn)。當汽輪機轉(zhuǎn)速到140 r/min時，控制室顯示盤車電機邏輯連鎖停止正常。就地調(diào)試人員發(fā)現(xiàn)，在汽輪機轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升中，盤車裝置聲音不斷增大并有潤滑油甩出，且有加速趨勢，判斷“盤車未脫開”，就地打閘停機。經(jīng)解體盤車裝置檢查發(fā)現(xiàn)：盤車裝置離合器中間滑移體被鎖死在“嚙合”位置，盤車電機在聯(lián)鎖停止失去電源后，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C方式在汽輪機轉(zhuǎn)子拖動下不斷加速。當時汽輪機控制柜的轉(zhuǎn)速表顯示轉(zhuǎn)速301 r/min，按盤車裝置傳動比(12.56:1)折算電機已嚴重超速至3 780 r/min (盤車電機允許最高轉(zhuǎn)速為3 000 r/min)。

3 事故原因

(1) 熱工方面：應排除因轉(zhuǎn)速表參數(shù)設置不正確導致轉(zhuǎn)速表顯示值低于實際值造成的超速的因素，通過熱工人員對汽輪機轉(zhuǎn)速表參數(shù)進行核對，沒有發(fā)現(xiàn)異常，且在給水泵汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中使用手持轉(zhuǎn)速表與MEH轉(zhuǎn)速已經(jīng)進行了比對，說明MEH轉(zhuǎn)速表參數(shù)設置無誤，轉(zhuǎn)速表顯示正確。

(2) 機械部分：造成離合器甩不開的原因主要是離合器卡澀，應解體檢查離合器棘爪、棘輪齒、內(nèi)外花鍵齒有沒有毛刺、磨損、及動靜之間有無異物卡頓等等。摘掉盤車電機護罩，盤動盤車電機轉(zhuǎn)子，盤車裝置無法實現(xiàn)“嚙合”與“脫開”的切換，判斷盤車裝置卡死在“嚙合”位。為進一步檢查盤車裝置的嚙合情況，對盤車裝置進行了解體檢查。檢查發(fā)現(xiàn)：盤車裝置齒輪結(jié)構(gòu)完整、無咬合、無毛刺、無碰磨、無異物，離合器中間滑移體端部固定套(運輸中，對離合器的臨時保護措施)沒有拆除，滑移體被鎖死在“嚙合”位置，致使盤車電機聯(lián)鎖停止失去電源后，在給水泵汽輪機轉(zhuǎn)子拖動下不斷加速，造成盤車裝置嚴重超速。

4 結(jié)論及建議

盤車裝置嚴重超速的是由盤車離合器被鎖定，給水泵汽輪機升速過程中離合器無法甩開造成的，對設備和現(xiàn)場人員的人身安全構(gòu)成極大威脅，必須引起設計、制造、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)運行人員高度重視。為了避免此類事故的發(fā)生，應從下面幾個方面做進一步的防范。

(1) 安裝人員應嚴格按照廠家要求進行安裝，在設備到場安裝時應按照廠家說明書要求，將設備出廠運輸中采取的安全措施(固定套)拆除，確認離合器軸向安裝尺寸、動靜間隙偏差應符合制造廠家的規(guī)定，并依照《電力建設施工技術(shù)規(guī)范》進行驗收，對盤車裝置中間滑移體的“嚙合” “甩開”位置進行確認。

(2) 維護人員應定期檢查盤車裝置離合器的潤滑和磨損情況。

(3) 給水泵汽輪機就地控制盤轉(zhuǎn)速表作為給水泵組重要的運行監(jiān)視表計，必須與控制室MEH轉(zhuǎn)速核對一致，如顯示不正確或失效，嚴禁啟動。

(4) 盤車投入時，應對盤車裝置的“嚙合”“甩開”位置予以確認，盤車裝置“嚙合”“甩開”應靈活無卡澀，否則禁止啟動。靜態(tài)投入盤車，啟動前需手動盤動盤車離合器使其處于“嚙合”位，然后啟動電機，防止盤車啟動瞬時受力將棘爪撞壞。

(5) 盤車投入運行中，應保持潤滑油通油正常。當盤車電流較正常值大、數(shù)值擺動或有異音，應及時查明原因，排除設備隱患。

(6) 給水泵汽輪機沖轉(zhuǎn)時，現(xiàn)場人員必須嚴密監(jiān)視盤車的脫扣情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時打閘停機。

(7) 在盤車電機端部增加測速裝置，并增加正反轉(zhuǎn)邏輯判斷，在給水泵汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中，監(jiān)視盤車電機的實際運行狀態(tài)，當給水泵汽輪機轉(zhuǎn)速超過240 r/min、盤車電機停止、電流落零后，發(fā)現(xiàn)盤車電機轉(zhuǎn)速不降反升或反轉(zhuǎn)時應立即打閘停機。