9F燃气轮机盘车异常情况分析与处理

9F燃气轮机盘车异常情况分析与处理

富海波王龙辉

（杭州华电半山发电有限公司杭州310015）

摘要：盘车系统在9FA燃机的启停过程中具有重要作用，盘车的投用可以有效减少热应力给大轴带来的伤害。本文从某电厂燃机机组自投产以来出现的盘车故障情况进行归纳，从故障现象、判断原因、分析过程和解决办法等方面展开论述，找出盘车系统故障的通用原因，为同等类型的机组盘车故障分析提供有益借鉴。

关键词：9FA燃机；盘车系统；故障分析

一、引言

燃气—蒸汽联合循环机组具有启停快、调峰能力强、循环热效率高、污染小的特点，是电网的调峰机组[1]。由于具备快速启停的特性，燃机机组长期处于日开夜停状态，机组冷热交替，对轴系的保养就尤为重要。

燃气启动前，需要提前供入一定的压力和温度的密封蒸汽密封蒸汽轮机高中压缸，还要对汽轮机的汽缸进行暖机操作，高温蒸汽进入汽缸内，由于蒸汽向上运动的特性使得蒸汽在汽缸内分布不均，导致轴系受热不平衡[2]。停机后，由于燃气轮机、汽轮机由于缸体和转子的结构比较厚重，需要较长的冷却时间。在冷却过程中，由于缸体上部的温度高于下部，使转子上下热膨胀不均匀而产生弯曲变形。

盘车装置能有效减少这种弯曲的产生，保证轴系受热均匀。然而盘车装置在啮合和运行中经常出现故障，影响其正常运行[3]。本文在介绍盘车装置原理的同时，着重分析盘车故障的原因，并提出解决盘车装置故障的解决办法，为同类机型的盘车装置出现相同问题提供有益参考。

二、盘车装置介绍

2.1盘车装置的组成

盘车由立式电动机驱动，形式上属于电动盘车。啮合电动机在上，盘车电动机在下，由同一根轴驱动，功率通过链轮和减速齿轮组件传送到转轴上的齿轮。它的主要部件包括减速齿轮组件、盘车电动机、啮合电动机、用来使盘车驱动小齿轮和相匹配的转轴大齿轮自动啮合的气动气缸、以及盘车控制装置组成。

减速齿轮组件包括：链轮和伞齿轮传动、行星齿轮传动和两级减速直齿轮传动。两级减速直齿轮传动的第1级是由小齿轮和大齿轮组成的减速直齿轮传动；第2级传动由小齿轮、惰轮（即啮合齿轮）和机组转轴上的大齿轮组成。小齿轮和惰轮的支架可以摆动，它的摆动中心是小齿轮的心轴。通过摆动使惰轮与转轴上的大齿轮啮合。用来使啮合齿轮（即惰轮）和相匹配的转轴大齿轮自动啮合的是气动气缸、以及盘车控制装置。

盘车装置单独安装在汽轮机轴承箱之外、接近汽轮机与发电机联轴器的位置，以便与大齿轮啮合。通过减速齿轮带动整个轴系转动。

2.2盘车装置运行过程

正常情况下，情况1：停机至汽轮机转速低于36r/min时，啮合电机投入运行，当机组转速降至0转速后，啮合回路接通仪用气电磁阀动作，盘车完成啮合，啮合到位后啮合电机停运，然后启动盘车主电机完成盘车投用。情况2：机组0转速下投用盘车，MKVI汽轮机盘车操作界面显示点击START，先啮合电机投入运行，在啮合回路接通仪用气电磁阀动作，盘车完成啮合，啮合到位后啮合电机停运，然后启动盘车主电机完成盘车投用。如图1所示，盘车装置投入运行的流程图。

图1.盘车启动流程图

在需要啮合时，电磁阀得电，接通仪表气气路，推动气缸推杆移动，经上下两根接杆推动摆架转动，实现齿隙和齿顶配合。于是气缸推杆的位置开关反馈信号接通啮合电机，啮合电机转动，使减速齿轮组件带动惰轮与转轴上的大齿轮啮合到位。10秒钟后，啮合马达自动切断电源，盘车马达启动，将机组带入盘车转速。与此同时电磁阀失电，切断仪表气气路。

三、异常情况及处理

情况一

某机组停机结束后，机组零转速，盘车啮合电机显示动作，盘车马达不动，无法盘车。检查盘车条件，润滑油系统正常，油温29℃符合盘车条件，仪用气母管压力0.8MP在正常范围，顶轴油泵两台运行压力在2650psi。就地检查发现啮合电机在运行状态，盘车马达未运行。

图2.盘车故障情况分析

首先，是否是盘车电机异常，引起盘车马达不动？检查发现盘车电源是送上的，测量盘车电机的绝缘是好的认为盘车电机正常。

那是不是齿轮是否未啮合到位，导致未触发盘车马达转动？检查仪用气的隔离阀是正常开启状态，行程开关也在到位位置，重新投用盘车操作时就地发现电磁阀有很大的仪用气泄漏声，是不是电磁阀故障漏气导致仪用气不够使齿轮未啮合到位？更换处理仪用气进气电磁阀后，盘车重新操作，发现啮合电机能正常啮合，盘车马达转动，盘车系统正常投用。

情况二

某机组大修后，正常开机完后停机过程中，当机组零转速满足盘车条件时，啮合马达在运行，盘车马达长时间无法启动，就地检查发现盘车间发生齿轮间歇碰撞的巨大响声，盘车马达未转动，行程开关在到位位置。是不是啮合马达在转动的过程中，齿轮未到位，产生撞击声？在现场观察中，发现啮合电机与盘车电机旋转方向相反，与就地电机旋转指示相反，这就导致了在啮合过程中，啮合齿轮的摆架逆时针摆动。当啮合齿轮逆时针转动，则啮合齿轮齿顶和大轴齿轮齿顶碰撞，出现反复啮合的过程。

因为啮合马达的方向与原来的正常运行的方向相反了，导致了反复啮合的产生。通过调换啮合马达电机三相中的两相进线，使得啮合电机旋转方向与盘车电机相同，盘车啮合良好，无反复啮合及巨大响声产生，后盘车顺利投入运行。

情况三

某机组在启动盘车后，发现盘车有周期性的异响，经盘车解体后发现盘车啮合齿中有4个被磨损，一个在齿侧啮合点处被挤压凸出0.8mm，另外三个在齿侧靠齿顶处被磨出沟槽深0.4mm。

经过分析认为可能引起齿轮磨损的原因可能是在启动盘车前，啮合马达运行过程中，无法啮合，通过手动使齿轮啮合。在啮合齿轮和盘车大齿轮顶齿时，手动啮合使得啮合齿轮和盘车大齿轮发生硬碰硬的摩擦。更换齿轮后，盘车运行正常。

当盘车无法投用且检修短时间内无法处理缺陷的时候，这就需要手动强制啮合盘车。手动啮合盘车齿轮时，采用肘节机构外部突出部分方端上的扳手，顺时针旋转可以把小齿轮转至啮合位置，这时气缸推杆的位置开关反馈信号接通啮合电机，啮合电机转动，使减速齿轮组件带动惰轮与转轴上的大齿轮啮合到位。10秒钟后，啮合马达自动切断电源，盘车马达启动，将机组带入盘车转速。当盘车正常运行后，松开扳手。

根据上述实例，在实际工作遇到盘车问题，按照下述步骤，处理盘车中出现的问题：

（1）满足盘车启动的所有前提条件时，判断是投入失效还是啮合失效。

（2）投入失效。a.投入不成功，出现咬齿现象，投入过程中应点动电机，啮合后再启动盘车装置；b.不能自动投入时，应确保仪用气正常；c.如果仪用气无异常，而手动投入能够完成，自动则不能，应立即检查盘电磁阀有无失效d.手动和自动投入都不成功，应立刻检修盘车。

（3）脱开失效。理论上盘车装置在机组启动后，只有在转子速度大过盘车转速情况下，盘车啮合小齿轮才会受力脱开。在机组运行升速过程中，不能脱开，则必须强制手动脱开并在停机后检修盘车。

四、结论

盘车装置在燃气—蒸汽联合循环机组启停过程中具有重要作用，盘车装置正常运行必须具有以下特点：在机组启动时，盘车装置能够自动投入，并在转子速度达到一定时，盘车装置能够自动脱离；在机组停机后，当汽轮机转子停止转动时，盘车装置能迅速投入使用。

本文总结了停机期间盘车投用失败，机组大修后盘车啮合不成功和盘车异声等情况，并通过分析找到症结所在，给出解决方案，为同类机组盘车故障提供有益借鉴。

参考文献：

[1]李孝堂.燃气轮机的发展及中国的困局[J].航空发动机，2011，（03）：1-7.

[2]朱达、李永辉、吴书泉等.燃气轮机设备及其系统[Z].杭州华电半山发电有限公司，2008。

[3]方建勇.某汽轮机盘车装置损坏原因分析及改进措施[J].华电技术，2017，39（1）：53-55.