李勇德，周 麗

（國(guó)電開(kāi)遠(yuǎn)發(fā)電有限公司，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 661600）

盤車裝置是火力發(fā)電機(jī)組，確保汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子安全、減小上下汽缸溫差及沖轉(zhuǎn)力矩的重要裝置，其運(yùn)行正常與否直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。某火電廠2×300 MW機(jī)組汽輪機(jī)為N300－16.7/537/537 國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型中間再熱凝汽式，盤車裝置屬于側(cè)裝式，安裝在低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器旁的軸承座上，能帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以2.51r/min的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，采用電動(dòng)機(jī)—鏈輪鏈條—蝸桿渦輪—多級(jí)平行軸齒輪—嚙合齒輪（擺動(dòng)齒輪）結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，并采用氣缸—手柄驅(qū)動(dòng)嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)，以帶動(dòng)嚙合齒輪（擺動(dòng)齒輪）來(lái)完成嚙合—脫開(kāi)操作，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)盤車、并在沖轉(zhuǎn)后自動(dòng)脫開(kāi)的功能。該盤車裝置投入運(yùn)行的條件有以下4個(gè)：潤(rùn)滑油壓正常，不低于0.03MPa；頂軸油母管油壓正常，不低于4 MPa；汽輪機(jī)大軸靜止，零轉(zhuǎn)速信號(hào)正常；盤車齒輪嚙合到位。該盤車裝置正常啟動(dòng)方式分為自動(dòng)和手動(dòng)2種方式，緊急情況下，為確保汽輪機(jī)大軸的安全，盤車裝置也可采用“緊急啟動(dòng)”方式。

1 盤車裝置存在的問(wèn)題

1.1 頂軸油壓建立繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)斷時(shí)合

某次汽輪機(jī)停運(yùn)后，在投運(yùn)盤車的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)盤車裝置電機(jī)控制回路中的頂軸油壓建立繼電器（63X/BLD）的常開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)斷時(shí)合，導(dǎo)致盤車裝置電機(jī)接觸器頻繁分合，使接觸器主觸頭燒損，接觸不良，最終使接觸器A 相主觸頭燒斷，造成電機(jī)缺相，使盤車裝置無(wú)法投運(yùn)。

1.2 盤車齒輪噴油壓力信號(hào)異常

汽輪機(jī)盤車投運(yùn)條件中的潤(rùn)滑油壓力取自盤車裝置噴油電磁閥后噴油管道處，即把盤車齒輪噴油壓力作為投運(yùn)條件中的潤(rùn)滑油壓力。曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)汽輪機(jī)軸承潤(rùn)滑油進(jìn)油母管油壓正常，且在0.1 MPa以上，但盤車齒輪噴油壓力仍然不正常的情況，導(dǎo)致盤車裝置因投運(yùn)條件不滿足而拒投及運(yùn)行中跳閘，降低了盤車裝置運(yùn)行的可靠性。直接影響到汽輪機(jī)組的及時(shí)啟動(dòng)（廠家規(guī)定，汽輪機(jī)組啟動(dòng)前，需要連續(xù)盤車至少2～4h，熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)連續(xù)盤車不少于4 h）。特別是在熱態(tài)停機(jī)時(shí)，若盤車無(wú)法及時(shí)投入運(yùn)行，會(huì)威脅到熱態(tài)停機(jī)后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的安全。

1.3 汽輪機(jī)大軸突然停轉(zhuǎn)

某次機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)前，出現(xiàn)了汽輪機(jī)大軸正常盤車一段時(shí)間后，大軸停轉(zhuǎn)而盤車裝置電機(jī)仍正常運(yùn)行的現(xiàn)象。此時(shí)盤車裝置電機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)，但在集控室DCS畫(huà)面上仍然顯示盤車裝置處于正常運(yùn)行狀態(tài)，且由于盤車電機(jī)空載和負(fù)載時(shí)運(yùn)行電流值相差無(wú)幾，極易給運(yùn)行人員造成汽輪機(jī)大軸仍處于正常盤車狀態(tài)的錯(cuò)覺(jué)，如果就地檢查汽輪機(jī)大軸盤車情況時(shí)出現(xiàn)疏忽，在汽輪機(jī)熱態(tài)停運(yùn)后，會(huì)釀成汽輪機(jī)大軸彎曲的重大事故。

2 原因分析及排查

2.1 頂軸油壓取壓口位置設(shè)置不合理

該汽輪機(jī)配置兩套頂軸油泵，并聯(lián)安裝，一用一備。盤車裝置頂軸油壓的取壓口從2號(hào)頂軸油泵出口角式截止閥后φ42mm 的水平管道上引出，經(jīng)導(dǎo)壓信號(hào)管及針型隔離門，進(jìn)入頂軸油壓力開(kāi)關(guān)（壓力開(kāi)關(guān)的整定值設(shè)定不低于4 MPa）。當(dāng)頂軸油壓在4 MPa及以上時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，將油壓正常的信號(hào)送至頂軸油壓建立繼電器（63X/BLD），再通過(guò)該繼電器將油壓正常的信號(hào)送至盤車電機(jī)控制回路中。

1、2號(hào)頂軸油泵外徑φ42mm 的出口支管均匯入一根φ108 mm 的供油母管（兼頂軸油管分配集箱），由于管道內(nèi)部是聯(lián)通的潤(rùn)滑油幾乎是不可壓縮的，通常理解為支管與母管內(nèi)部壓力是一致的。從同一取壓口引接安裝的不銹鋼耐振壓力表，管內(nèi)有壓力時(shí)指針小范圍來(lái)回?cái)[動(dòng)，通常理解為正常的擺動(dòng)。若基于上述理解，頂軸油壓取壓點(diǎn)的位置因素往往就被忽略了。實(shí)際上，頂軸油泵是泵體內(nèi)有7個(gè)柱塞的軸向柱塞泵。軸向柱塞泵有一個(gè)顯著特點(diǎn)是油泵工作時(shí)，泵出口存在流量的脈動(dòng)，流量脈動(dòng)又將引起壓力的脈動(dòng)，即流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)并存，所以，頂軸油壓力開(kāi)關(guān)從靠近2號(hào)頂軸油泵的出口管道上取壓是受壓力脈動(dòng)影響的。此外，取壓口位于2號(hào)頂軸油泵出口角式截止閥后外徑φ42mm 的管道上，取壓口前面距角式截止閥約245mm，后面距該管道彎頭約160 mm，高壓高速的油流經(jīng)角式截止閥改變流速、流向后，通過(guò)總長(zhǎng)約405mm 的短直管又要經(jīng)過(guò)彎頭，形成渦流的概率非常大，導(dǎo)致頂軸油壓信號(hào)不穩(wěn)定，出現(xiàn)了上面所提到的盤車電機(jī)控制回路中頂軸油壓建立繼電器（63X/BLD）的常開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)斷時(shí)合的情況，取壓點(diǎn)布置點(diǎn)不合理，是造成常開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)斷時(shí)合的主要原因。

2.2 潤(rùn)滑油壓力取壓口位置設(shè)置不合理

盤車齒輪噴油管從汽輪機(jī)4號(hào)軸承進(jìn)油母管引出（見(jiàn)圖1），“潤(rùn)滑油壓力”信號(hào)取壓口位于盤車齒輪噴油電磁閥后的管道上，一旦開(kāi)始向盤車齒輪及汽輪機(jī)大軸齒輪噴油，因?yàn)閲娪凸軆?nèi)油已經(jīng)泄出，加之噴油管道內(nèi)存在一定的流動(dòng)阻力損失，噴油壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)到的壓力很低，當(dāng)?shù)陀?.03 MPa時(shí)，盤車裝置投運(yùn)的條件就不能滿足，引起盤車裝置不能及時(shí)投運(yùn)或者運(yùn)行中跳閘停運(yùn)。此外，若噴油電磁閥故障，無(wú)法打開(kāi)或開(kāi)度不夠，也會(huì)使噴油管道內(nèi)無(wú)壓力或壓力很低，導(dǎo)致壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)不到壓力，是盤車齒輪噴油壓力信號(hào)異常的主要原因。

2.3 嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)故障

針對(duì)某次機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)前，在汽輪機(jī)盤車過(guò)程中，盤車裝置電機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)而汽輪機(jī)大軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，檢修人員進(jìn)行了詳查。發(fā)現(xiàn)盤車裝置嚙合操縱機(jī)構(gòu)氣缸活塞桿嚙合—脫開(kāi)行程約97mm，符合廠家圖紙上約96mm 的要求。檢查盤車裝置嚙合操縱桿嚙合開(kāi)關(guān)安裝穩(wěn)固無(wú)滑移，嚙合到位信號(hào)發(fā)出也正常，操縱桿各拉桿、轉(zhuǎn)軸正常，檢查盤車控制回路其余各部分正常，盤車裝置投運(yùn)條件都滿足。據(jù)此，判斷為盤車裝置內(nèi)部機(jī)械故障。

圖1 潤(rùn)滑油壓信號(hào)管、齒輪噴油管改造前示意圖

揭開(kāi)汽輪機(jī)4號(hào)軸承箱蓋檢查，發(fā)現(xiàn)盤車嚙合齒輪（擺動(dòng)齒輪）已經(jīng)與汽輪機(jī)大軸齒輪脫開(kāi)，且汽輪機(jī)大軸齒輪（大齒輪）部分齒尖頂部整體有深約1.5mm、寬約5mm 的損傷。吊出盤車裝置，檢查發(fā)現(xiàn)嚙合齒輪（擺動(dòng)齒輪）部分齒尖頂部有輕微損傷，其余各零部件外觀完好、間隙值符合質(zhì)量要求。來(lái)回拉動(dòng)盤車嚙合操縱桿，能帶動(dòng)嚙合板及嚙合齒輪進(jìn)行正常嚙合—脫開(kāi)操作。經(jīng)反復(fù)排查，發(fā)現(xiàn)盤車嚙合操縱桿轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與操縱桿的動(dòng)作角度有偏差，解體操縱桿轉(zhuǎn)軸部套，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸與操縱桿輪轂之間的平鍵已經(jīng)被剪切斷裂，轉(zhuǎn)軸鍵槽及操作桿輪轂鍵槽均有不同程度壓潰的缺陷。由此可推斷，盡管盤車嚙合操縱桿轉(zhuǎn)軸及其輪轂之間的平鍵被剪切斷裂，但平鍵的兩斷面是粗糙的，斷面之間存在摩擦力，其能在空負(fù)荷下帶動(dòng)盤車裝置嚙合齒輪（擺動(dòng)齒輪）進(jìn)行力矩較小的正常嚙合—脫開(kāi)操作，而當(dāng)盤車嚙合齒輪與汽輪機(jī)大軸齒輪進(jìn)行嚙合時(shí)，由于齒輪間的碰撞、抵觸等因素存在，此摩擦力不足以使兩齒輪真正嚙合到位而處于半嚙合狀態(tài)。所以，盤車裝置帶動(dòng)汽輪機(jī)大軸轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后，盤車嚙合齒輪與汽輪機(jī)大軸齒輪脫開(kāi)，大軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而盤車電機(jī)仍運(yùn)行正常。

3 處理對(duì)策

3.1 改變頂軸油壓取壓口位置

將頂軸油壓取壓口由2 號(hào)頂軸油泵出口外徑φ42mm 的支管上移位到外徑φ108 mm 供油母管上。兩臺(tái)頂軸油泵出口支管后水平布置長(zhǎng)2 100 mm、外徑φ108mm 的供油母管（兼頂軸油管分配集箱），頂軸油泵出口支管分別從供油母管兩端距母管端部約240mm 處底部接入，而從供油母管中部均分出五路頂軸油管，供汽輪發(fā)電機(jī)3、4、5、6號(hào)軸承頂軸用。相當(dāng)于供油母管兩端各有長(zhǎng)約210mm 的盲管，該盲管能有效降低軸向柱塞泵工作中出口油壓的脈動(dòng)，此外，外徑φ108mm 的母管相當(dāng)于在頂軸油泵出口設(shè)置了緩沖罐，也有利于緩沖管內(nèi)的壓力脈動(dòng)，所以，將頂軸油壓取壓口由2號(hào)頂軸油泵出口外徑φ42mm 的支管上移位到外徑φ108 mm 母管上，理論上是可行的。而且只需進(jìn)行取壓口的移位及部分導(dǎo)壓信號(hào)管的改造即可。頂軸油壓取壓口改造前、后位置示意圖見(jiàn)圖2，圖中尺寸單位為mm。

3.2 改變潤(rùn)滑油壓取壓口位置及完善噴油管道

圖2 頂軸油壓取壓口改造前、后位置示意圖

噴油電磁閥前的噴油管道很短，且離軸承室壁面很近，空間狹窄，無(wú)法進(jìn)行取壓口的開(kāi)孔作業(yè)。故從汽輪機(jī)4號(hào)軸承進(jìn)油母管上直接取壓，加裝隔離門后，接入原噴油壓力控制回路，替換原盤車噴油壓力信號(hào)，作為新的潤(rùn)滑油壓信號(hào)，并將潤(rùn)滑油壓力開(kāi)關(guān)的整定值設(shè)定不低于0.03 MPa，如低于該壓力值，盤車裝置跳閘或拒投。同時(shí)，與潤(rùn)滑油壓力開(kāi)關(guān)并聯(lián)加裝一塊就地壓力表，便于觀察潤(rùn)滑油壓力。

此外，為提高向盤車齒輪及汽輪機(jī)大軸齒輪噴油的可靠性，在噴油電磁閥旁并聯(lián)安裝一手動(dòng)旁路門，當(dāng)噴油電磁閥故障無(wú)法開(kāi)啟時(shí)，打開(kāi)手動(dòng)旁路門，可及時(shí)向齒輪噴油進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻；為便于觀察就地噴油管道壓力，在噴油電磁閥后的管道上加裝壓力表。改造后示意圖見(jiàn)圖3。

改造后，在需要投運(yùn)盤車裝置時(shí)，由運(yùn)行人員先查看噴油壓力表的油壓指示情況，確認(rèn)正常后再根據(jù)需要自動(dòng)投運(yùn)盤車或手動(dòng)投運(yùn)盤車。

3.3 修復(fù)盤車裝置嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)部件

針對(duì)盤車裝置嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)故障，即嚙合操縱桿轉(zhuǎn)軸與操縱桿輪轂之間的平鍵剪切斷裂，以及鍵槽均有不同程度壓潰的缺陷，采取增大轉(zhuǎn)軸及操作桿的鍵槽加工尺寸，重新加工同材質(zhì)新平鍵并更換的措施。

盤車嚙合操縱桿轉(zhuǎn)軸處平鍵被剪切斷裂、鍵槽壓潰，以及齒輪齒尖損傷，是由于盤車裝置嚙合齒輪與汽輪機(jī)大軸齒輪嚙合過(guò)程中齒尖相互碰撞所導(dǎo)致的，齒尖碰撞是不可避免的。盡管盤車嚙合操縱桿轉(zhuǎn)軸處平鍵被剪切斷裂、鍵槽壓潰，但因?yàn)楸P車裝置傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的修復(fù)難度、修復(fù)工作量通常比修復(fù)嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)大得多，從機(jī)械設(shè)計(jì)安全角度來(lái)看，應(yīng)保護(hù)盤車裝置傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)各重要零部件在齒輪齒尖碰撞時(shí)不受到嚴(yán)重傷害，所以，不宜增加盤車裝置嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)各部件的強(qiáng)度以應(yīng)對(duì)碰撞。但是又需要確保嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)工作正常、可靠，根據(jù)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)首次出現(xiàn)盤車裝置嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)故障的情況，制定了每三年必須全面解體檢查盤車裝置嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)的制度，以確保能及時(shí)發(fā)現(xiàn)盤車裝置嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)各部件的缺陷并進(jìn)行維修，確保盤車裝置安全可靠。

圖3 潤(rùn)滑油壓信號(hào)管、齒輪噴油管改造后示意圖

4 改造效果

a.將頂軸油壓取壓口移位到頂軸油泵出口供油母管上以后，再未出現(xiàn)過(guò)因頂軸油壓波動(dòng)，導(dǎo)致盤車裝置控制回路頂軸油壓信號(hào)不穩(wěn)定，使頂軸油壓建立繼電器（63X/BLD）的常開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)斷時(shí)合的異?，F(xiàn)象，提高了盤車裝置的運(yùn)行可靠性。

b.從汽機(jī)4號(hào)軸承進(jìn)油母管上取壓、替換原噴油壓力信號(hào)后，再未出現(xiàn)過(guò)盤車裝置因潤(rùn)滑油壓低而投運(yùn)不了或投運(yùn)后跳閘的情況。此外，加裝了就地噴油壓力表后，就能更直觀地檢查噴油壓力，以判斷盤車嚙合齒輪及汽輪機(jī)大軸齒輪的冷卻、潤(rùn)滑情況。通過(guò)此次改造，提高了盤車裝置運(yùn)行的可靠性和熱態(tài)停機(jī)后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的安全性。

c.將盤車裝置嚙合操縱桿轉(zhuǎn)軸及操作桿鍵槽加工尺寸增大、以及重新加工新平鍵并更換裝配后，盤車裝置運(yùn)行正常。通過(guò)建立定期檢修盤車裝置嚙合操縱連桿機(jī)構(gòu)的制度，確保能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理缺陷，保證了盤車裝置齒輪的正常嚙合與脫開(kāi)，提高了盤車裝置運(yùn)行的可靠性和熱態(tài)停機(jī)后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的安全性。