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)動的動力之一，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，便會產(chǎn)生熱彎曲，在這樣的情況下，如重新啟動汽輪機(jī)就容易引起動、靜部分的碰擦，出現(xiàn)超出允許范圍的振動，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?？傊?，盤車機(jī)構(gòu)對大機(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)起動或停機(jī)后利用盤車機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動以防止汽輪機(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、油渦輪盤車動輪或盤車齒輪，構(gòu)成手動、液壓、油渦輪或電動盤車機(jī)構(gòu)。

手動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，杠桿帶著棘爪通過來回扳動推動棘輪運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動。盤車機(jī)構(gòu)退出工作時，為防止棘爪與棘輪接觸，將杠桿處于脫口位置后用保險栓將其鎖定并裝好罩蓋。該種手動盤車機(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，通過拉桿帶動提升框架帶動棘輪旋轉(zhuǎn)，同時，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)動盤車機(jī)構(gòu)的活塞上下做往復(fù)移動，進(jìn)而活塞3帶動活塞桿4，活塞桿4通過動銷6帶動棘爪鉤9拉動棘輪7的棘齒從而帶動轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動。

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，活塞帶動棘爪抬起，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，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，活塞推動棘爪部件脫離棘齒至移動到導(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)。探頭得到低位信號反饋后傳送到控制室，盤車系統(tǒng)進(jìn)入下一個周期，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以及活塞位置通過行程位置探頭反饋電信號至控制室?？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)，手動加杠桿盤動棘輪，讓轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，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盤車，也沒有任何效果。在手動盤車過程中，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)動轉(zhuǎn)子，但拆卸盤車機(jī)構(gòu)，手動盤動半聯(lián)軸端或棘輪，認(rèn)為感受不到摩擦感；同時，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間為20 s，進(jìn)油時間較短，盤車機(jī)構(gòu)可能還未來得及盤動棘輪就開始失電卸油壓，現(xiàn)場將盤車電磁閥設(shè)置得電時間為40 s檢查盤車掛鉤情況，確保有足夠的時間提升掛鉤。

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，對活塞正常工作時進(jìn)、回油油壓是否滿足設(shè)計理論值進(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，實(shí)際的進(jìn)油和回油壓力是否達(dá)到設(shè)計要求(設(shè)計提升時，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)計要求，盤車掛鉤可以將棘輪盤動，轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入正常盤車狀態(tài)。