東方600MW汽輪機盤車裝置應用及總結宋

PAGE6東方600MW汽輪機盤車裝置的應用及總結本文簡要介紹東汽600MW汽輪機盤車裝置的工作原理和結構特征，對在電廠運轉(zhuǎn)情況出現(xiàn)的一些問題進行分析解決，并提出安裝試運的注意事項和檢修內(nèi)容要求，確保盤車裝置運行可靠，使汽機安全、順利試運。1．概論及工作原理自上世紀90年代初東方汽輪機廠開始引進日立亞臨界、超臨界和超超臨界600MW機組技術，至今有二十余臺機組投運和試運中。此系列機組的盤車裝置是直接引進技術，東汽制造。盤車裝置是汽輪機的重要輔助設備之一，盤車裝置的運行好壞，直接影響汽輪機組的安全啟停運轉(zhuǎn)。盤車裝置主要用于汽輪機組啟動前、停機后，防止汽輪發(fā)電機組的大軸彎曲而連續(xù)盤轉(zhuǎn)大軸轉(zhuǎn)動。而盤車裝置在電廠出現(xiàn)投入投不上、盤車甩不開或不到位、軸套磨損和盤車電機電流過大等問題。現(xiàn)就東汽600MW機組盤車裝置的結構原理和實際應用情況作以下介紹。1．1工作原理此盤車裝置是由電機通過1級鏈條傳動、5級齒輪減速傳動和惰輪、掛齒輪傳遞給汽機大軸轉(zhuǎn)動。盤車裝置具有自動投入和手動投入兩種方式。其自動投入方式是啟動交流輔助油泵（TOP）建立潤滑油壓（≥103Kpa），開啟頂軸油泵使泵的出口油壓不低于7Mpa，主汽門關閉信號，零轉(zhuǎn)速信號均送至盤車控制柜，將盤車控制柜投入轉(zhuǎn)鈕撥至自動位置，盤車電機自啟動半分鐘后，電磁氣動閥帶電打開，壓縮空氣進入活塞缸克服彈簧力，帶動拐臂杠桿將曲柄杠桿旋轉(zhuǎn)一角度，掛齒齒輪與大軸齒輪嚙合（嚙合到位后機械限位開關發(fā)給控制柜10鈔后電磁閥自動斷電，氣缸受內(nèi)部彈簧力活塞桿回位），帶動大軸低速轉(zhuǎn)動；而手動投入方式是在具備啟動交流輔助油泵（TOP）建立潤滑油壓（≥103Kpa），開啟頂軸油泵使泵的出口油壓不低于7Mpa條件下。將盤車控制柜上投入轉(zhuǎn)鈕撥至手動投入位置，再按啟動按鈕啟動電機旋轉(zhuǎn)，通過鏈條傳動和齒輪傳動，手搬動拐臂杠桿使曲柄杠桿旋轉(zhuǎn)一約41度角掛齒齒輪與大軸齒輪嚙合帶動大軸低速轉(zhuǎn)動。當汽機啟動時，大軸受蒸汽驅(qū)動的力矩輸出超過盤車裝置產(chǎn)生的驅(qū)動力矩時，大軸齒輪與掛齒齒輪間齒力反向，以使掛齒齒輪從大軸齒輪中退出，從而嚙合脫開，掛齒齒輪和控制杠在脫開位置達到平衡。為了減小齒輪副和軸與軸套間摩擦而通入潤滑油。盤車裝置的潤滑油來自主機軸承潤滑油系統(tǒng)母管，再通過Φ14節(jié)流螺塞分配給盤車裝置的軸套潤滑和齒輪嚙合潤滑。同時在盤車裝置運行期間為減小盤車扭矩，3#到8#軸承配有高壓頂軸油泵。位于頂軸油泵部件上的壓力開關，與頂軸油泵的每一個頂軸油管相連，油供應與驅(qū)動盤車裝置的交流電機互鎖以防止在沒有相應油壓進行盤車裝置運行。盤車裝置具有以下特征：驅(qū)動電機必須先運轉(zhuǎn)，才能使掛齒齒輪與大軸齒輪嚙合，不然無法嚙合；通常不能用任何方式讓盤車裝置強迫脫開，除非用蒸汽驅(qū)動大軸轉(zhuǎn)動或手盤動電機反轉(zhuǎn)。為了協(xié)助保持嚙合或脫開位置，設有一圓柱式彈簧（調(diào)整器D600A.231.26Z的螺桿）來保持嚙合控制杠桿處于嚙合或脫開位置。為了讓大軸轉(zhuǎn)子少量轉(zhuǎn)動，盤車裝置具有起動、停止盤車點動功能。盤車裝置裝還具有手動盤動裝置，即單向棘輪操作把手（40），用于少量轉(zhuǎn)動透平轉(zhuǎn)子。只需要起動和停止嚙合的盤車裝置，該把手裝在鏈蓋（41）上。鏈蓋（41）的一個活動蓋子（37）可以被移至帶電機軸的第一小齒輪端頭。棘輪手把能嵌入第一個小齒輪（33）的端頭，以便手動轉(zhuǎn)動透平轉(zhuǎn)子。盤車裝置采用行程開關進行電機鎖緊和電動解鎖，以便手動盤車棘輪手把插上時，不會突然起動電機，防止可能發(fā)生的人身傷害或財產(chǎn)損失。盤車電機是YB2-180l-6型防暴三相異步電動機（Δ/Y、功率15KW、電壓380/660V電流31.6/18.2A、轉(zhuǎn)速970rpm）盤車輸出轉(zhuǎn)速使大軸轉(zhuǎn)速約1.5rpm。了盤車裝置結構1．2齒輪規(guī)范零件名稱PCD（齒輪節(jié)圓直徑）DP齒數(shù)齒寬壓力角轉(zhuǎn)速側隙主動齒輪從動齒輪//mm/RpmMm鏈輪齒輪169.78444.67-21/5550.820°1000/382鏈條松弛小于28mm第2級齒輪63.50258.23615/6165/6020°382/93.90.18～0.43第3級齒輪81.28335.38516/6685/8020°93.9/22.80.21～0.48第4級齒輪127.00457.20315/54130/12520°22.8/6.30.27～064第5級齒輪254.00406.401.515/24178/17020°6.3/4.00.41～0.47惰輪/掛齒齒輪406.40254.001.524/15170/17820°4.0/6.30.41～0.97掛齒輪/轉(zhuǎn)子齒輪254.001066.801.515/63178/203.220°6.3/1.50.44～1.041．3齒輪軸與軸套尺寸情況軸承名稱內(nèi)徑Φd×外徑ΦD-長度L件數(shù)軸承油隙（mm）最大允許油隙（mm）2P軸Φ55×Φ71-14020.10～0.1760.263P軸Φ71×Φ88-12520.10～0.1760.264P軸Φ90×Φ109-13220.10～0.2090.315P軸Φ125×Φ145-13220.145～0.2480.37惰輪軸Φ140×Φ164-18710.120～0.1850.28掛齒齒輪軸Φ106×Φ125-18710.120～0.1800.271．4600MW汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子靜載情況軸承號#1#2#3#4#5#6#7#8合計轉(zhuǎn)子重量T10.316.530.933.931.135.43535228.1軸承直徑mm381431.8482.6482.6482.6508533.4482.6有潤滑時摩擦力矩(kgf.m)9.8117.8137.2840.9037.5244.9646.6742.23277.18汽輪機組的軸承均采用WJ2B巴氏合金，其有潤滑時的摩擦系數(shù)0.005，無潤滑時的摩擦系數(shù)是0.282．盤車裝置在試運中常見故障分析與處理：2．1常見故障現(xiàn)象2.1.1齒輪軸的銅軸套出現(xiàn)磨損，曾在內(nèi)蒙某電廠#3機、云南某電廠#1機、貴州某電廠#1機、安徽某電廠#1機試運期間主要出現(xiàn)5P軸套和惰輪軸套磨損，5P軸軸套磨損僅在受力的上部，磨損后軸套內(nèi)孔呈梨橢圓，單邊磨損約1.5mm以上；惰輪的軸套呈整圓均勻磨損,最大磨損量直徑約2.6mm以上。同時盤車電流較大約17～18A。內(nèi)蒙某電廠#3機盤車5P軸軸套磨損情況安徽某電廠#1機盤車惰輪軸軸套磨損情況2.1.2盤車裝置啟動電機時（未投自動），掛齒齒輪向大軸齒輪嚙合現(xiàn)象；汽輪沖轉(zhuǎn)后脫不開，必須人手動強行搬開2.1.3盤車裝置不能嚙合或嚙合不到位而甩開。2．2分析及處理2.2.1從設計角度考慮，盤車裝置的各齒輪與軸套相比，軸的硬度、強度相對軸套來說，軸套屬易損件，即是在機組試運跑合期間，出現(xiàn)銅軸套輕微的磨損也屬正常，不會影響盤車裝置正常工作和其他影響。在電廠試運初期，潤滑油系統(tǒng)的清潔度很難達到標準，一般情況下，油系統(tǒng)經(jīng)過油循環(huán)后，取樣化驗油質(zhì)都達到標準，但機組首次沖轉(zhuǎn)后，油系統(tǒng)的管道經(jīng)過振動，軸承箱及整個系統(tǒng)還會有雜物脫落，如銹皮、漆皮及保溫材料等，而盤車裝置也常在此期間出現(xiàn)軸套磨損，軸套與軸之間間隙較?。庸ふ咭话憔摧S和軸套的最大實體加工，即軸與軸套之間的間隙偏于下偏差），一但潤滑油中有異物將軸套與軸之間的間隙堵塞，潤滑不良，尤其是5P軸和惰輪軸在盤車裝置運轉(zhuǎn)時此兩軸轉(zhuǎn)速低且受力最大，幾乎在軸與軸套之間無法建立油膜，出現(xiàn)半干摩擦現(xiàn)象，軸與銅軸套之間的摩擦系數(shù)增大，銅軸套相應地易被磨損。軸套磨損呈很細顆粒狀和細片狀，大量進入油系統(tǒng)被污染，最大受影響的是頂軸裝置的泵入口雙聯(lián)濾油器常堵，濾油器前后壓差過大，若不及時切換清洗，影響頂軸油泵缺油而出力不足和自身損壞，甚至會出現(xiàn)汽機軸承碾瓦現(xiàn)象，這種情況應預防范。內(nèi)蒙某電廠#3機就屬此情況。另外，從銅軸套材料上分析，原日立采用鑄青銅（BC2-JIS）材料，相當于國產(chǎn)ZcuSn8Zn4材料，鑄造件具有一定的自潤滑性，即潤滑油可滲入在鑄件中，有高的減摩性和抗磨性，但澆鑄件制造廢品率高，不利于生產(chǎn)制造。經(jīng)國產(chǎn)化后選為錫青銅（QSn4-4-4）型材，有良好的制造加工性，有高的耐磨性和彈性，但抗擠壓強度相對偏低，在運轉(zhuǎn)中，尤其是惰性齒輪銅軸套受擠壓應力易被延碾變形，軸套與曲柄軸向兩端擠死，摩擦力增大，致使其他軸軸套磨損。與設計及材料專家協(xié)商進行材料優(yōu)化完善，選取耐磨性更好、抗擠壓強度更高，易于制造加工的材料（如我廠用于300MW機組的盤車裝置上的材料鋁青銅（QAL9-4）試用。出現(xiàn)軸套磨損在電廠均采取更換軸套處理解決。同時可將5P軸軸套的潤滑油油囊方位由底部改為垂直方向偏逆旋轉(zhuǎn)方向45度角，從而避免5P軸軸套輕微磨損軸與軸套間間隙大后潤滑油被流失掉，5P軸軸套上部受力面無潤滑油而加劇磨損。2.2.2盤車裝置從結構上分析，不會出現(xiàn)一啟動電機時（未投自動），曲柄杠桿機構旋轉(zhuǎn)使掛齒齒輪向大軸齒輪嚙合，汽機沖轉(zhuǎn)后脫不開，必須人手動強行搬開。在安徽某電廠#1機試運期間，就出現(xiàn)此現(xiàn)象。揭開盤車裝置的上蓋觀察發(fā)現(xiàn)，5P軸的小齒輪端面與曲柄杠桿端面摩擦，其端面摩擦力使曲柄杠桿旋轉(zhuǎn)，掛齒齒輪向投入方向嚙合汽機大軸齒輪，以至汽機沖轉(zhuǎn)時也不易脫開。從設計看，5P軸的軸向總竄動為2mm，而5P軸的小齒輪、惰輪和掛齒齒輪兩端面現(xiàn)曲柄端面兩側間隙均為5mm，若此間隙不能符合要求，是必會造成此現(xiàn)象。同時汽機沖轉(zhuǎn)時，要將掛齒齒輪甩開其力增大，相應地惰輪軸和5P軸受力過大，銅軸套易被磨損。另外，當盤車裝置運行一段時間后，若出現(xiàn)惰輪的銅軸套兩端外碾長，致使惰輪的軸套兩端面與曲柄之間間隙減小至零，其摩擦力增大，同時輔助拐臂彈簧未調(diào)整適當緊，也有可能輕微的發(fā)生大軸沖轉(zhuǎn)后惰輪旋轉(zhuǎn)帶動曲柄投入趨勢。為了使惰輪和掛齒齒輪的軸套潤滑油暢通和出現(xiàn)輕微磨損的銅屑排出，建議在惰軸和掛齒齒輪軸套兩端開四條對稱的深1mm寬5mm排油槽，使其潤滑油兩端面暢通，避免磨損加劇。2.2.3盤車裝置不能嚙合或嚙合不到位而甩開。此問題經(jīng)多臺盤車裝置投運發(fā)現(xiàn)，主要是大軸出現(xiàn)反力矩大于盤車裝置的主力矩。尤其主要表現(xiàn)在亞臨界600MW汽輪機。山西某電廠#2機在吹管時投盤車裝置，只要一投盤車而被甩開，隨后就引起大軸自轉(zhuǎn)約5～7rpm，查找原因，將所有的與汽缸連接的汽源、停止軸封供、抽汽和凝汽器抽真空，大軸還是自轉(zhuǎn)。江蘇某電廠#1機在試運時出現(xiàn)盤車不易投上等問題。經(jīng)分析，若汽輪發(fā)電機組軸系對輪中心找中很好（各轉(zhuǎn)子連接光滑）的情況下，頂軸油系統(tǒng)的各瓦頂起過高時，#3～#8軸頸受外力旋轉(zhuǎn)趨勢偏心，頂軸的高壓油隨大軸#3～#8軸頸表面產(chǎn)生一摩擦力矩而帶動大軸轉(zhuǎn)動。相應地盤車裝置投不上而甩開。若要投上盤車可將頂軸油壓調(diào)低一些，使#3～#8軸承的軸頸頂起高度不要過高，同時將盤車裝置的拐臂杠桿彈簧（即調(diào)整器（D600A.231.26Z）的螺桿）調(diào)緊一些，增大曲柄杠桿的輔持力。2．3盤車裝置安裝及注意事項2.3.1盤車裝置到達現(xiàn)場安裝前，可在東汽現(xiàn)場服務工程師的指導下，部份拆卸檢查其內(nèi)部清潔度及間隙。安裝就位后，通過手動拔動到投入位置或盤動電機轉(zhuǎn)子使齒輪間完全嚙合，采用壓鉛絲法測量盤車齒間隙應在0.44～1.04范圍之內(nèi)，齒頂間隙為3.38～3.58mm，可用調(diào)整件（111）螺母來達到，此螺母轉(zhuǎn)動1/6圈時齒側隙變化為0.36mm，同時微調(diào)則配加工件（117），建議掛齒齒輪與大軸齒輪的側隙調(diào)整在要求值的較大值，避免嚙合后出現(xiàn)咬齒過負荷現(xiàn)象。且全齒范圍內(nèi)間隙一致，即涂紅丹檢查轉(zhuǎn)子大齒輪與小齒輪的齒面接觸。（詳見D600B-231000A圖紙）2.3.2在盤車裝置自由狀態(tài)下，檢查盤車裝置的轉(zhuǎn)動和甩開的靈活性。即用手盤動電機鏈條很輕松；同時用手將掛齒齒輪抬起到投入位置，再用手較輕的向下的力壓下，曲柄杠桿沿惰輪自由落下到脫開位置。若不行，可調(diào)整調(diào)整器（D600A.231.26Z）的螺桿。2.3.3潤滑油系統(tǒng)的油質(zhì)必須合格才能進盤車裝置進行油沖洗，潤滑油壓應達到：0.176Mpa±0.01。建議在進入盤車裝置前的潤滑油管靠近盤車裝置端加裝一個DN40通徑的濾油器，可在油循環(huán)期間避免臟物進入盤車裝置。通油前將曲柄頂部堵頭拆下（前部大軸端一堵頭也可拆下），進油沖洗7～8小時。沖洗完畢后恢復。2.3.4啟動頂軸油泵，通過頂軸油泵出口的溢油安全閥動作壓力整定為17Mpa和泵殼上的恒壓變量閥將頂軸油系統(tǒng)油壓調(diào)到16Mpa，再通過調(diào)整各支管上的流量控制閥，調(diào)試（＃3～＃8）瓦壓力達到8.5-10Mpa以上，將軸頸頂起（各軸徑頂起0.02～0.04mm最適宜），然后掛上盤車，先以手動盤車試其負荷輕重，再確定是否啟動自動盤車。自動盤車時并監(jiān)聽箱內(nèi)及各瓦是否有異常響聲；同時監(jiān)視各瓦頂軸油壓，若各支管頂軸油壓出現(xiàn)下降，可再調(diào)整各支管上的流量控制閥恢復其油壓。2.3.5進入盤車裝置油質(zhì)清潔度必須達到規(guī)定要求，才能啟動盤車投入。2.3.6初次投入盤車前，必須啟動盤車電機進行空負荷運轉(zhuǎn)8～12小時以上時間跑合，同時確認電機的轉(zhuǎn)向正確，并記錄空轉(zhuǎn)盤車裝置電機電流（約7-13A）。跑合結束后，進行手動投入盤車裝置帶動汽輪機大軸，盤車電流比空轉(zhuǎn)盤車電流略大于0.5A。盤車電流最大不應超過18A。2.3.7盤車裝置投入自動前，必須對盤車控制柜進行全面對線檢查，并核實頂軸油壓和潤滑油壓信號的輸入準確性，最關鍵的是零轉(zhuǎn)速信號的準確性。建議用信號發(fā)生器建立轉(zhuǎn)速模擬來確定零轉(zhuǎn)速的可靠性。否則，不能將盤車投入全自動方式。同時對盤車裝置空氣配管系統(tǒng)前加裝一只空氣濾清器帶減壓閥，將盤車裝置氣缸進入的壓縮空氣實際調(diào)整在0.4-0.6(設計值0.5-0.8)Mpa，從而減緩氣缸動作速度，降低小齒輪與轉(zhuǎn)子大齒輪嚙合的沖擊。2.3.8為了防止盤車裝置在跑合和投入期間，各軸套有輕微的磨損進入油系統(tǒng)，建議在盤車箱底部回油側增設一隔板式濾網(wǎng)，注意高度不能與盤車曲柄相碰（盤車裝置脫開位置或未投入位置），也可在箱體內(nèi)壁回油管口處加裝80mm濾網(wǎng)。在盤車箱底增加一隔板式濾網(wǎng)特別注意：機組沖轉(zhuǎn)、盤車脫開后，最好將盤車控制柜拔到手動位置或關閉盤車控制柜電源。盤車裝置用電磁閥（TGS）AC220V（D600A.231.37Z）接口通徑φ10管螺紋NPT3/8。應認真核對電磁閥方能通電使用。2．4常見故障檢修方法列表故障現(xiàn)象檢修方法1．電機過載、發(fā)熱1．檢查定子線圈的絕緣情況，必要時更換電樞。2.手搬動鏈輪是否靈活，否則檢查擋油環(huán)和電機軸間的間隙是否正常。2．掛齒齒輪與大軸齒輪嚙合失敗1．檢查機組高壓主汽閥調(diào)節(jié)閥和再熱聯(lián)合汽閥的嚴密性，是否漏汽沖轉(zhuǎn)了大軸。2．檢查頂軸油壓過是否高，頂起高度過高，引起自轉(zhuǎn)。3．盤車裝置投入位置自保持較弱，可調(diào)整彈簧（25）的長度。3．減速齒輪的噪聲和振動異常檢查齒輪軸和軸套的間隙是否正確。齒輪軸和套筒間的間隙：齒輪軸/套筒設計最大允許編號零件編號間隙（mm）間隙（mm）第24/170.10～0.1760.26第35/180.10～0.1760.26第46/190.12～0.2090.31第57/200.145～0.2480.37空轉(zhuǎn)8/210.12～0.1850.28嚙合9/220.12～0.180.272．檢查各級齒輪間的齒隙是否正確。齒隙要求值：齒輪齒輪設計最大允許編號零件號齒隙（mm）