液壓盤車在寧海電廠1 000 MW汽輪機中的應用

丁 湧

(浙江國華浙能發電有限公司，浙江寧波315612)

1 液壓盤車裝置概述

在汽輪機啟動沖轉前和停機后，使轉子以一定的轉速連續地轉動，以保證轉子均勻受熱和冷卻的裝置稱為盤車裝置。寧海電廠1 000 MW汽輪機采用高速液壓馬達盤車，盤車轉速約為48～54 r/min，其作用是保證汽輪機在啟動和停止過程中的安全運行。

液壓盤車裝置主要由液力調速馬達、超速離合器、中間軸和必要的軸承及緊固件組成，液壓馬達直接由頂軸油驅動。在馬達的供油管上裝有可調節轉速的閥門。為了防止軸承在汽輪機正常運行期間發生靜止腐蝕，汽輪機在額定轉速3 000 r/min運行時，盤車保持約2～3 r/min的轉速緩慢轉動。

2 液壓盤車的工作原理

液壓馬達由5個伸縮油缸及1根偏心軸組成，盤車啟動時，供油電磁閥打開，借助于在伸縮油缸中的壓力油柱，把壓力傳遞給馬達的輸出偏心軸，使馬達伸出軸通過中間傳動軸帶動轉子轉動，其安全可靠性及自動化程度均非常高。盤車裝置配有超速離合器，能做到在汽輪機沖轉達到一定轉速后自動退出，并能在停機時自動投入。

下面分別介紹液壓馬達和超速離合器的工作原理。

2.1 液壓馬達的工作原理

如圖1所示，在殼體1的圓周放射狀均布了五個伸縮油缸。伸縮油缸中的柱塞2通過球鉸與連桿3相連接。連桿端部的鞍型圓柱面與曲軸4的偏心輪相接觸。曲軸的一端通過十字接頭與配流軸5相連。配流軸上“隔墻”兩側分別為進油腔和排油腔。

高壓油進入馬達的進油腔后，經殼體的槽①、②、③引到相應的柱塞缸①、②、③中去。高壓油產生的液壓力作用于柱塞頂部，并通過連桿傳遞到曲軸的偏心輪上。例如，柱塞缸②作用于偏心輪上的力為N，這個力的方向沿著連桿的中心線，指向偏心輪的中心O1。作用力N可分解為兩個力:法向力Ff(力的作用線與連心線重合)和切向力T。

切向力T對曲軸的旋轉中心O產生扭矩，使曲軸繞中心O逆時針方向旋轉。

柱塞缸①和③也與此相似，只是由于它們相對于主軸的位置不同，所以產生的扭矩的大小與缸②不同。使曲軸旋轉的總扭矩應等于與高壓腔相通的柱塞缸(在圖示情況下為①、②和③)所產生的扭矩之和。曲軸旋轉時，缸①、②、③的容積增大，④、⑤的容積變小，油液通過殼體油道④、⑤經配流軸的排油腔排出。

當配流軸隨馬達轉過一個角度后配流軸“隔墻”封閉了油道③，此時缸③與高、低壓腔均不相通，缸①、缸②通高壓油，使馬達產生扭矩，缸③和缸⑤排油。當曲軸連同配流軸再轉過一個角度后，缸⑤、①、②通高壓油，使馬達產生扭矩，缸③、④排油。由于配流軸隨曲軸一起旋轉，進油腔和排油腔分別依次與各柱塞缸接通，從而保證曲軸連續旋轉。

2.2 超速離合器的工作原理

超速離合器的嚙合件如圖2方式封裝在箱體內，即在投入盤車裝置時，它們向內旋轉，從而使內外座圈之間產生剛性連接。軸線則由液壓盤車裝置的馬達通過特殊仿形軸、軸法蘭及超速離合器驅動。在汽輪機升速時，離合器的夾緊件向外旋轉，斷開連接。在更高轉速下，離心力使得隨內環一起旋轉的嚙合件收縮直至與外環不再接觸，這樣在汽機運行過程中就不會產生磨損。

如圖2所示，上半部分為液壓馬達通過仿形軸連接的超速離合器的外套，下半部分為盤車馬達與汽輪機轉子相連接的輸出軸，即超速離合器的內套，中間部分為嚙合件。圖2(a)所示狀態為盤車馬達和汽輪機都處于靜止時的自由狀態，外套和內套通過嚙合件嚙合在一起，但是沒有轉動;圖2(b)所示狀態為盤車馬達開始轉動并通過嚙合件帶動汽輪機轉子同速轉動的狀態，即n1=nA;圖2(c)所示為汽輪機轉子轉速大于或等于盤車馬達轉速，即n1＞nA，但是還沒達到脫扣轉速的狀態，此時汽輪機轉子帶動盤車馬達做同速轉動;圖2(d)所示狀態為汽輪機轉子轉速遠大于盤車馬達轉速，即n1?nA，盤車馬達與汽輪機轉子已經脫扣，此時超速離合器的外套、內套與嚙合件處于自由未嚙合狀態，汽輪機以自己的轉速轉動。以上就是超速離合器的簡單工作過程。

圖1 單作用連桿型徑向柱塞式液壓馬達的原理圖

圖2 超速離合器的嚙合件工作過程

3 手動盤車裝置

寧海電廠1 000 MW汽輪機除了裝有液壓盤車裝置外，還配備手動盤車裝置，用以輔助液壓盤車啟動和汽輪發電機組檢修時盤轉轉子。如果手動旋轉軸感覺困難，則可能是由于頂軸油系統調整不當或者軸系出現摩擦，在此情況下，在蒸汽進入汽輪機之前必須采取適當的措施。

4 液壓盤車運行規定

液壓盤車在運行中有如下嚴格規定，以保證盤車裝置和汽輪機組的安全:

(1)盤車正常投運操作應先由檢修人員通過手動盤車裝置手動盤車，確認汽輪機轉子轉動正常后，再打開液壓盤車供油電磁閥，運行人員緩慢開啟液壓馬達供油調節閥，控制盤車轉速在48～54 r/min連續運行。

(2)盤車正常轉速為48～54 r/min。汽機轉速小于120 r/min，盤車自動投入;汽機轉速大于180 r/min，盤車自動退出。

(3)機組正常運行時，盤車空轉轉速在 6～12 r/min之間，以防止靜態腐蝕。

(4)盤車裝置的液壓馬達中的油溫不得超過80℃。

(5)汽機轉子金屬溫度小于100℃時，可以停用盤車。

5 結束語

盤車是保證汽輪發電機組啟停安全必不可少的裝置，寧海電廠1 000 MW汽輪機采用高速液壓盤車，為汽輪機組的啟停提供保障，液壓盤車裝置在使用過程中必須遵循運行規定，定期進行維護保養，方能保證盤車裝置的長周期穩定運行。

［1］國華寧海電廠.1 000 MW機組汽輪機培訓教材［Z］.2008.

［2］國華寧海電廠.1 000 MW機組運行規程［Z］.2010.