梁景昌

摘 要：汽輪機(jī)盤車裝置是汽輪機(jī)的必要標(biāo)配設(shè)備之一，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前及停機(jī)后投入運(yùn)行，以保證汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子均勻受熱及冷卻，對(duì)汽輪機(jī)的安全可持續(xù)運(yùn)作和停機(jī)后的下次開機(jī)起著舉足輕重的作用。文章主要對(duì)盤車裝置作簡(jiǎn)要闡述和分析，并對(duì)盤車裝置的安裝提出一種可行建議。

關(guān)鍵詞：盤車裝置；轉(zhuǎn)子；嚙合；汽輪機(jī)

汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前必須對(duì)汽缸進(jìn)行暖機(jī)操作，高溫蒸汽進(jìn)入汽缸內(nèi)，由于蒸汽向上運(yùn)動(dòng)的特性使得蒸汽在汽缸內(nèi)分布不均；同樣，汽輪機(jī)停機(jī)后，高溫蒸汽在汽缸內(nèi)不能立即排出。這兩種情況都會(huì)使上缸的溫度比下缸高得多，上下缸冷卻速度存在較大差異。由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是一長(zhǎng)度較大的部件，受溫度的影響強(qiáng)烈，在高溫蒸汽作用下容易受熱不均或冷卻不均而產(chǎn)生熱彎曲變形。因而在沖轉(zhuǎn)前和停機(jī)后，都必須投入盤車裝置，使轉(zhuǎn)子以一定的速度連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。汽缸內(nèi)高溫蒸汽得到攪拌均勻后，汽缸及轉(zhuǎn)子整體受熱會(huì)相對(duì)趨于平均，因此就消除或減弱了汽缸上下溫差，避免轉(zhuǎn)子產(chǎn)生過大的熱彎曲。

長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)盤車，還起著以下作用：（1）減少啟動(dòng)時(shí)蒸汽對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的沖擊；（2）通過對(duì)盤車是否產(chǎn)生異響的情況可判斷并檢查汽輪機(jī)動(dòng)靜部件間是否配合到位，安裝是否合格；（3）由于盤車時(shí)一定要啟動(dòng)油泵，汽輪機(jī)停機(jī)盤車時(shí)還能通過潤(rùn)滑油對(duì)軸承冷卻；所以說，盤車是汽輪機(jī)啟動(dòng)與停機(jī)必不可少的一個(gè)過程，盤車裝置的可靠運(yùn)行具有重大意義。

1 盤車裝置的類型

根據(jù)盤車時(shí)的速度，盤車裝置可分為低速盤車和高速盤車，一般低速盤車時(shí)的速度為3～5r/min，高速盤車速度為40～70r/min。高速盤車的轉(zhuǎn)速高，是為了能使機(jī)組快速啟動(dòng)，因?yàn)楸P車轉(zhuǎn)速高可使沖動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)的力矩減少，意味著通入的蒸汽量可以相對(duì)減少，但是如此高轉(zhuǎn)速對(duì)軸承潤(rùn)滑也是一種挑戰(zhàn)，此時(shí)要求的潤(rùn)滑油壓也相應(yīng)會(huì)提高，一般設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)帶有頂軸油泵，在大機(jī)組上會(huì)使用得比較多；而由于低速盤車的速度低，對(duì)軸承潤(rùn)滑油壓要求相對(duì)低，所以一般都不需要設(shè)計(jì)頂軸油泵，對(duì)于中小機(jī)組采用低速盤車比較適合。

根據(jù)盤車時(shí)的智能性又可分為人工盤車和自動(dòng)盤車。人工盤車時(shí)需要操作人員在現(xiàn)場(chǎng)操縱盤車手柄以使盤車投入，相比在中控室遠(yuǎn)程控制使盤車自動(dòng)投入運(yùn)行的方式明顯缺少方便性，但可以直觀地檢驗(yàn)和判斷盤車的投入是否正常。因此現(xiàn)今的盤車裝置大多都配備人工和遠(yuǎn)程自動(dòng)控制兩種方式。

盤車裝置從盤車結(jié)構(gòu)上分類比較復(fù)雜，從盤車嚙合方式上還可分?jǐn)[動(dòng)齒輪切向嚙入式和齒輪軸向切入式；從盤車嚙合驅(qū)動(dòng)方式上可分液壓驅(qū)動(dòng)嚙合和氣壓驅(qū)動(dòng)嚙合等等。

2 盤車裝置的組成

盤車裝置主要由五大部分組成：殼體及支撐結(jié)構(gòu)、動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)、動(dòng)力源、潤(rùn)滑系統(tǒng)及操縱機(jī)構(gòu)。

（1）殼體及支撐結(jié)構(gòu)可由各種鑄鍛件組成也可由焊接件焊接成型，主要起到支撐動(dòng)力源及減少運(yùn)行時(shí)震動(dòng)的作用。

（2）動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)一般包含傳動(dòng)比較大的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、減速齒

輪、中間齒輪及嚙合齒輪，齒輪的型式一般不作限制，只要達(dá)到預(yù)期的效果可任意組合。

（4）潤(rùn)滑系統(tǒng)包括支持各齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承和為齒輪嚙合提供潤(rùn)滑

的潤(rùn)滑油噴油裝置。

（5）操縱機(jī)構(gòu)除了為方便人工操作嚙合盤車齒輪而設(shè)計(jì)的“操縱

桿-擺臂”機(jī)構(gòu)外，還配備了液壓或氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)，可以遠(yuǎn)程一鍵驅(qū)使盤車裝置投入運(yùn)行。

3 盤車裝置的投入與脫開

通常的盤車驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)都是通過壓縮空氣氣動(dòng)或液壓油油動(dòng)驅(qū)使連桿，將擺臂上的嚙合齒輪向嚙合方向擺動(dòng)，以達(dá)到將嚙合小齒輪與盤車大齒輪嚙合的最終效果，此過程也可通過人工按下與連桿相連的操縱桿實(shí)現(xiàn)。當(dāng)嚙合小齒輪和盤車大齒輪嚙合后，操縱桿不再移動(dòng)，如果此時(shí)嚙合小齒輪沒有和盤車大齒輪完全嚙合，通過操作盤車電機(jī)連續(xù)點(diǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)完全嚙合，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子將在盤車轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。由于嚙合小齒輪旋轉(zhuǎn)的方向以及連桿-擺臂機(jī)構(gòu)嚙合方向的一致性，只要小齒輪在盤車大齒輪上施加一定的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩（小齒輪為施力齒輪），其轉(zhuǎn)矩總會(huì)使它保持嚙合狀態(tài)。

盤車裝置自動(dòng)脫開過程如下：當(dāng)汽輪機(jī)逐漸加速并超過盤車轉(zhuǎn)速，嚙合小齒輪將由主動(dòng)齒輪變?yōu)楸粍?dòng)齒輪，這時(shí)嚙合小齒輪會(huì)在大齒輪作用下被推向一側(cè)并帶動(dòng)擺臂逆時(shí)針擺動(dòng)，越過擺臂的平衡位置后整個(gè)機(jī)構(gòu)會(huì)在拉伸彈簧的作用下恢復(fù)到原始位置，操縱桿恢復(fù)到起始位置。此時(shí)嚙合信號(hào)關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)電源被切斷，各齒輪均停止轉(zhuǎn)動(dòng)，盤車裝置又恢復(fù)到投入前的脫開狀態(tài)。另外，盤車上也設(shè)有開關(guān)油路或氣路的電磁閥，通過電源回路，使電磁閥動(dòng)作，關(guān)閉伺服機(jī)構(gòu)和盤車電機(jī)，也可使盤車裝置退出工作?？偨Y(jié)以上，其原理是，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后，盤車大齒輪圓周速度達(dá)到并超過盤車驅(qū)動(dòng)設(shè)備時(shí)（此時(shí)盤車大齒輪為主動(dòng)齒輪），大齒輪輪齒所施加的轉(zhuǎn)矩大到足以使盤車機(jī)構(gòu)脫開。

4 盤車裝置的自動(dòng)控制

為了實(shí)現(xiàn)盤車裝置的自動(dòng)控制，在設(shè)計(jì)邏輯控制時(shí)需要滿足以下要求：（1）轉(zhuǎn)子是在油膜上轉(zhuǎn)動(dòng)的，為了建立起這層油膜，就必須要有足夠的油壓，所以，盤車啟動(dòng)的前提是保證有最低潤(rùn)滑油壓；（2）當(dāng)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，必須有反饋信息；（3）盤車裝置能夠在盤車擺動(dòng)機(jī)構(gòu)嚙合過程中發(fā)生點(diǎn)動(dòng)，促使嚙合小齒輪與盤車大齒輪逐漸嚙合到位；（4）具有判斷嚙合成功與齒輪脫開的功能。

5 盤車過程中遇到的問題與解決辦法

事實(shí)上，在整個(gè)盤車投入運(yùn)行過程中仍然有不少的問題，主要表現(xiàn)在盤車投入-甩開機(jī)構(gòu)無法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)；盤車結(jié)構(gòu)供油壓力不足；由于盤車機(jī)構(gòu)整體重量比較輕，慣性很小，在嚙合的一剎那，機(jī)組大軸轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)常甩開盤車嚙合小齒輪，導(dǎo)致盤車不成功等等。

在實(shí)際工作中，必須依照下述步驟，依次處理盤車中出現(xiàn)的問題：（1）首先應(yīng)滿足盤車啟動(dòng)的所有前提條件（如油路是否正常，電源準(zhǔn)備是否到位等），其次再判斷是投入失效還是嚙合失效；（2）投入失效。a.投入不成功，出現(xiàn)咬齒現(xiàn)象，投入過程中應(yīng)點(diǎn)動(dòng)電機(jī)，嚙合后再啟動(dòng)盤車裝置；b.不能自動(dòng)投入時(shí)，應(yīng)確保供油（供氣）的正常；c.如果供油（供氣）無異常，而手動(dòng)投入能夠完成，自動(dòng)則不能，應(yīng)立即檢查盤車結(jié)構(gòu)：電磁閥有無失效；有無油（氣）泄漏；盤車控制邏輯是否正確。d.手動(dòng)和自動(dòng)投入都不成功，應(yīng)立刻檢修盤車。（3）脫開失效。理論上盤車裝置在機(jī)組啟動(dòng)后，只有在轉(zhuǎn)子速度大過盤車轉(zhuǎn)速情況下，盤車嚙合小齒輪才會(huì)受力脫開。在機(jī)組運(yùn)行升速過程中，如果轉(zhuǎn)子超過500r/min還不能脫開，則必須強(qiáng)制手動(dòng)脫開并在停機(jī)后檢修盤車。

6 結(jié)束語

總的來看，盤車裝置必須具有以下基本特點(diǎn)：在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，盤車裝置能夠自動(dòng)投入，并在轉(zhuǎn)子速度達(dá)到一定時(shí)，盤車裝置能夠自動(dòng)脫離；在機(jī)組停機(jī)后，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤車裝置能迅速投入使用。盤車是機(jī)組啟動(dòng)的必經(jīng)過程，是避免熱應(yīng)力對(duì)汽缸及轉(zhuǎn)子造成傷害的必要手段，盤車裝置的有效工作為汽輪機(jī)安全運(yùn)行提供了必要保證。

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