12 MW抽汽凝汽式 汽輪機(jī)液壓盤車機(jī)構(gòu)故障分析與處理

宋志鵬(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

0 引言

汽輪機(jī)盤車裝置是汽輪在非工作狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力之一，它是確保汽輪機(jī)冷態(tài)預(yù)熱和熱態(tài)降溫均勻、避免轉(zhuǎn)子變形的關(guān)鍵設(shè)備[1]。汽輪機(jī)缸體降溫致使缸體及轉(zhuǎn)子上下部分冷卻不均勻，轉(zhuǎn)子在停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，便會(huì)產(chǎn)生熱彎曲，在這樣的情況下，如重新啟動(dòng)汽輪機(jī)就容易引起動(dòng)、靜部分的碰擦，出現(xiàn)超出允許范圍的振動(dòng)，為防止轉(zhuǎn)子由于上下受熱不均勻而造成的彎曲變形[2]，汽輪機(jī)配置盤車機(jī)構(gòu)。在停機(jī)后，通過操作盤車機(jī)構(gòu)，定期將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)180°，以校正、減少轉(zhuǎn)子的熱彎曲變形。凝汽式汽輪機(jī)在啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)前也要進(jìn)行盤車，以防止因軸封送汽引起的轉(zhuǎn)子變形。總之，盤車機(jī)構(gòu)對(duì)大機(jī)組的正常使用起著重要的作用。盤車裝置類型很多，汽輪機(jī)配置有手動(dòng)和液壓盤車裝置，盤車裝置裝在后軸承座上，在汽輪機(jī)起動(dòng)或停機(jī)后利用盤車機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動(dòng)以防止汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲。在轉(zhuǎn)子的后軸承座軸段上，根據(jù)需要裝有盤車棘輪、油渦輪盤車動(dòng)輪或盤車齒輪，構(gòu)成手動(dòng)、液壓、油渦輪或電動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)。

手動(dòng)盤車一般是利用杠桿運(yùn)行原理，盤車杠桿沿著固定銷在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)，杠桿帶著棘爪通過來回扳動(dòng)推動(dòng)棘輪運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。盤車機(jī)構(gòu)退出工作時(shí)，為防止棘爪與棘輪接觸，將杠桿處于脫口位置后用保險(xiǎn)栓將其鎖定并裝好罩蓋。該種手動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)只能在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)且潤滑油供給正常的情況下投入工作。也是一種很有用的輔助工具，根據(jù)用戶或機(jī)型配置。液壓盤車通常是我們所說的自動(dòng)盤車。液壓盤車機(jī)構(gòu)由“盤車組件”與“泵閥控制組件”構(gòu)成。通過電磁控制元件控制油壓，使液壓提升活塞缸的活塞因油壓變化上下移動(dòng)，通過拉桿帶動(dòng)提升框架帶動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，也通過結(jié)構(gòu)限位確保提升框架與棘輪完全脫離。本案例是以烏蘭浩特興安盟3052化肥項(xiàng)目(以下簡稱“本項(xiàng)目”)合成氨裝置的抽汽凝汽式汽輪機(jī)組盤車裝置故障為例，本項(xiàng)目汽輪機(jī)盤車采用自動(dòng)液壓盤車，配備的液壓盤車機(jī)構(gòu)由DCS邏輯控制啟停和間歇時(shí)間，沒有人工盤車輔助裝置，在第一次順利沖轉(zhuǎn)完成后，出現(xiàn)盤車機(jī)構(gòu)雖然運(yùn)轉(zhuǎn)但是無法盤動(dòng)棘輪致使轉(zhuǎn)子不能運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 盤車機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 機(jī)械傳動(dòng)部分

本項(xiàng)目該汽輪機(jī)液壓盤車結(jié)構(gòu)如圖1所示，盤車機(jī)構(gòu)裝置如圖2所示。盤車動(dòng)力系統(tǒng)采用通過電磁閥得電和失電的過程使控制油通過P1和P2進(jìn)入活塞缸3驅(qū)動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)的活塞上下做往復(fù)移動(dòng)，進(jìn)而活塞3帶動(dòng)活塞桿4，活塞桿4通過動(dòng)銷6帶動(dòng)棘爪鉤9拉動(dòng)棘輪7的棘齒從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖1 液壓盤車結(jié)構(gòu)

圖2 盤車機(jī)構(gòu)裝置

1.2 控制邏輯部分

該液壓盤車系統(tǒng)采用DCS控制，控制油系統(tǒng)如圖3所示，控制邏輯為：在控制油正常供給情況下(設(shè)計(jì)值是0.85～0.91 MPa)，電磁閥得電20 s，電磁閥處于下閥位，控制油通過P2進(jìn)入活塞底部，活塞頂部卸油壓通過P1經(jīng)過節(jié)流閥和電磁閥至回油系統(tǒng)，此時(shí)，活塞帶動(dòng)棘爪抬起，棘爪在機(jī)械部分導(dǎo)向部件的作用下移至棘齒底部，鉤住棘齒后帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電磁閥20 s后失電，電磁閥閥芯在彈簧力的作用下復(fù)位，此時(shí)，電磁閥處于上閥位，控制油進(jìn)入電磁閥和節(jié)流閥通過P1孔進(jìn)入活塞缸，在控制油的作用下，活塞推動(dòng)棘爪部件脫離棘齒至移動(dòng)到導(dǎo)向部件內(nèi)，而棘齒和棘爪完全脫離，此過程中活塞下部的控制油通過P2泄壓至回油系統(tǒng)。探頭得到低位信號(hào)反饋后傳送到控制室，盤車系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)周期，依次重復(fù)此過程實(shí)現(xiàn)盤車低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖3 控制油系統(tǒng)

電磁閥得電和失電電信號(hào)以及活塞位置通過行程位置探頭反饋電信號(hào)至控制室?？烧{(diào)校驗(yàn)節(jié)流閥用來控制進(jìn)入活塞缸的控制油壓的流量。

2 盤車機(jī)構(gòu)故障情況

汽輪機(jī)在正常沖轉(zhuǎn)完成后，啟動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)，在控制油壓正常的情況下，盤車機(jī)構(gòu)卻無法帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)電磁閥和可調(diào)校節(jié)流閥也沒有任何改觀。因沒有手動(dòng)輔助盤車裝置，為了防止轉(zhuǎn)子熱彎曲，拆卸盤車機(jī)構(gòu)，手動(dòng)加杠桿盤動(dòng)棘輪，讓轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子周圍的溫度場均勻，直到汽缸的金屬溫度降到150 ℃以下，停止盤車[3]。在汽機(jī)停機(jī)24 h和48 h的冷態(tài)情況下，回裝盤車機(jī)構(gòu)，并檢查各嚙合間隙無問題后再次啟動(dòng)盤車，也沒有任何效果。在手動(dòng)盤車過程中，沒有感受到明顯的靜摩擦和刮蹭感。隨后在廠家指導(dǎo)下對(duì)活塞缸等進(jìn)行解體檢查，也沒有查出異常情況。調(diào)節(jié)節(jié)流閥也調(diào)至最佳狀態(tài)，投用盤車還是無法盤動(dòng)轉(zhuǎn)子。

3 盤車故障問題原因分析及排除措施

3.1 機(jī)械故障

(1)汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能內(nèi)部有摩擦，造成停機(jī)后盤車產(chǎn)生的扭矩不足以轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，但拆卸盤車機(jī)構(gòu)，手動(dòng)盤動(dòng)半聯(lián)軸端或棘輪，認(rèn)為感受不到摩擦感；同時(shí)，檢查機(jī)械密封部件，也沒有發(fā)現(xiàn)損壞。

(2)盤車機(jī)構(gòu)活塞缸本體可能存在泄漏的情況或內(nèi)漏量較大；致使實(shí)際達(dá)到缸內(nèi)的油壓沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值，為便于檢查盤車整體密封情況，現(xiàn)場將盤車機(jī)構(gòu)移出，在不掛鉤的情況下投入潤滑油檢查盤根等密封性，沒有發(fā)現(xiàn)異常泄漏。

3.2 控制故障

檢查盤車棘爪實(shí)際位置和行程探頭發(fā)出的信號(hào)是否一致，現(xiàn)場檢查結(jié)果沒有異常。DCS設(shè)置的盤車電磁閥的得電時(shí)間為20 s，進(jìn)油時(shí)間較短，盤車機(jī)構(gòu)可能還未來得及盤動(dòng)棘輪就開始失電卸油壓，現(xiàn)場將盤車電磁閥設(shè)置得電時(shí)間為40 s檢查盤車掛鉤情況，確保有足夠的時(shí)間提升掛鉤。

3.3 操作故障

單一檢查進(jìn)活塞缸前油管線的油壓情況，拆除去活塞缸的進(jìn)回油管，在端部加入兩個(gè)壓力表，檢查通過電磁閥后到活塞缸的油壓是否正常，檢查沒有發(fā)現(xiàn)異常，控制油壓0.9 MPa。

在理論控制油壓下，對(duì)活塞正常工作時(shí)進(jìn)、回油油壓是否滿足設(shè)計(jì)理論值進(jìn)行了檢驗(yàn)，在活塞缸前增加兩塊壓力表，檢查活塞工作時(shí)，實(shí)際的進(jìn)油和回油壓力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求(設(shè)計(jì)提升時(shí)，進(jìn)油是0.85～0.9 MPa，回油是0 MPa)；發(fā)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)油壓力是0.5 MPa，回油是0.35 MPa.達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

為了確?；钊走M(jìn)、回油有足夠的壓差，將活塞筒內(nèi)部的回流孔堵住，進(jìn)回油壓差增大，盤車可以運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

通過對(duì)本項(xiàng)目盤車系統(tǒng)問題的逐層和不同角度的分析和試驗(yàn)，確定為盤車活塞缸進(jìn)、回油壓差小的問題致使活塞推力達(dá)不到扭矩的要求，尤其是在轉(zhuǎn)子非正常負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，盤車機(jī)構(gòu)的活塞缸回油孔堵上后，進(jìn)回油壓差達(dá)到設(shè)計(jì)要求，盤車掛鉤可以將棘輪盤動(dòng)，轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入正常盤車狀態(tài)。