東汽齒輪盤車裝置自動投入邏輯優(yōu)化

魏江

（大唐電科院西北分公司，西安 710065）

0 引言

盤車裝置是用于汽輪機組啟動時運行，帶動轉(zhuǎn)子低速旋轉(zhuǎn)以便消除轉(zhuǎn)子原始撓度，或在停機后盤動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，保持轉(zhuǎn)子均勻冷卻，減小轉(zhuǎn)子變形的可能。機組啟動前盤動轉(zhuǎn)子，可以通過盤車電流和轉(zhuǎn)子偏心來確認汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲情況，如動靜部分是否存在碰磨現(xiàn)象，主軸撓度是否滿足機組啟動要求與上一次相比是否有大的偏差等。

汽輪機組停機轉(zhuǎn)速到0后，應及時投入盤車裝置，停機后使轉(zhuǎn)子連續(xù)或定期轉(zhuǎn)動以便消除轉(zhuǎn)子的熱彎曲度。盤車帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使蒸汽和內(nèi)缸受到良好的攪拌，以達到各部件均勻冷卻。汽缸和轉(zhuǎn)子等部件由熱態(tài)逐漸變?yōu)闇貞B(tài)，其缸體下部較上部冷卻速度快，轉(zhuǎn)子由于上下溫差而向上彎曲，進而產(chǎn)生拱背效應，彎曲程度會隨著停機后的時間而變大。

對盤車裝置的要求是：既能低速盤動轉(zhuǎn)子，又能在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于盤車轉(zhuǎn)速時自動脫開，并使盤車裝置停止轉(zhuǎn)動，保持在閉鎖狀態(tài)。盤車裝置常規(guī)選用就地控制柜進行啟停控制。

1 工作原理

東汽盤車就地控制柜提供盤車裝置的常規(guī)操作功能，可實現(xiàn)手動或自動啟停盤車。利用可編程控制器PLC進行邏輯控制。并能在“潤滑油壓低”開關(guān)動作或盤車電流過大情況下自動停止盤車裝置。

1）啟動允許信號。潤滑油壓正常信號閉合、汽機零轉(zhuǎn)速信號閉合、DCS遠程啟動允許3個信號，否則將無法啟動盤車裝置。

2）零轉(zhuǎn)速自動投入盤車功能。機組盤車運行方式選擇在“自動”方式，在滿足盤車啟動允許條件下，只要DCS柜發(fā)出轉(zhuǎn)子零轉(zhuǎn)速信號到就地盤車控制柜，嚙合電磁閥自動帶電，使氣動執(zhí)行機構(gòu)與汽輪機盤車齒輪自動嚙合。盤車控制柜在嚙合電磁閥通電一定時間后開始檢測“嚙合到位”信號是否到位，分兩種情況：

a.如果“嚙合到位”信號未到位，盤車電機將進行軟啟動程序，點動嚙合齒輪。如果收到“嚙合到位”信號，盤車電機將自動啟動。延時一定時間后嚙合電磁閥將自動斷電。如果未收到“嚙合到位”信號，盤車電機點動運行2次后第3次將強行工頻啟動盤車盤車。

b.任何時候按下就地控制柜“盤車停止”按鈕，盤車電機將停止運轉(zhuǎn)。“盤車停止”按鈕在嚙合到位有效的情況下是一個帶閉鎖功能開關(guān)，即使“盤車停止”按鈕復位，由于"甩開"信號未閉合或"嚙合到位"信號仍然存在，盤車電機也不會自動啟動，避免發(fā)生盤車異常啟動的危險事故。

2 存在問題

機組沖車后，至40 r/min左右發(fā)現(xiàn)盤車甩開，甩開信號燈亮。隨即盤車電磁閥燈亮，盤車有自動嚙合，與旋轉(zhuǎn)的大軸撞擊，嚙合齒之間碰撞，迅速斷開盤車系統(tǒng)電源。撞擊聲音消失，擺動尺在彈簧力作用下復位。

停機后打開軸承箱檢查，發(fā)現(xiàn)嚙合齒有碰撞痕跡，確認盤車擺動齒在40 r/min左右與大軸嚙合齒產(chǎn)生碰撞。

盤車電磁閥動作邏輯如圖1所示，啟動允許滿足的情況下，動作條件分為：1）手動方式與電磁閥動作；2）自動方式與零檢測脈沖，零檢測脈沖信號由DCS送至。

失電條件為：1）Q8.1盤車接觸器動作；2）停盤車指令；3）潤滑油壓非正常。

上述故障發(fā)生在自動方式下，DCS零轉(zhuǎn)速檢測脈沖信號有一個轉(zhuǎn)速模擬量信號經(jīng)過判斷塊送出，轉(zhuǎn)速大于10 r/min發(fā)0，轉(zhuǎn)速小于10 r/min發(fā)1。事故發(fā)生后，檢查DCS系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)此模擬量轉(zhuǎn)速信號在2.5 r/min左右。盤車運行期間，電磁閥不帶電。盤車甩開信號到位后，盤車接觸器Q8.1失電，判斷塊送0至盤車PLC。啟動允許滿足的情況下，導致電磁閥再次帶電。導致擺動齒靠向旋轉(zhuǎn)的大軸，最終導致兩個旋轉(zhuǎn)的齒輪齒相接觸，引起撞擊與噪聲。

揭開軸承箱檢查，零轉(zhuǎn)速信號支架接觸位置有偏差，無法正常采集齒輪脈沖量信號。調(diào)整零轉(zhuǎn)速信號角度，再次啟動可以正常顯示機組轉(zhuǎn)速，送PLC信號正確無誤，甩開信號到位后，電磁閥未帶電。

圖1 盤車電磁閥動作邏輯

3 邏輯尋優(yōu)

盤車自動邏輯設(shè)計的初衷是避免人工干預，只要信號滿足的情況下可以無條件啟動盤車電機或者盤車電磁閥帶電。但是自動方式有一定的安全隱患。

盤車系統(tǒng)的可靠性和自動方式及零轉(zhuǎn)速信號有很大關(guān)系，一旦滿足自動投入的任何條件，盤車都會自動啟動或者電磁閥自動帶電，從設(shè)計的安全上來看系統(tǒng)冗余度不夠。

另外設(shè)計理念上有一些偏差。盤車系統(tǒng)不是對投入時間要求特別苛刻的系統(tǒng)。對自動的程度要求沒有其他系統(tǒng)要求那么嚴格。

相反，很多現(xiàn)場的使用習慣是人工判斷條件、手動嚙合、手動啟動電機的步驟。而且現(xiàn)場設(shè)備的可靠性方面往往有差別。例如如果發(fā)生電磁閥卡澀，在自動方式下，人工進行嚙合，嚙合信號一旦滿足，盤車立即就會啟動。存在人身傷害風險。

如上述事故所述，考慮安全的因素，一旦發(fā)生甩開工況，應該無條件停盤車且禁止再次啟動。避免自動條件滿足后再次啟動導致盤車擺動齒輪與大軸齒輪發(fā)生碰撞。

3.1 改進思路

1）自動方式非全程自動，增加人工啟動操作，增加人工啟動指令。

2）自動只是完成啟動條件判斷、盤車嚙合、指示燈顯示功能。這些功能維持原設(shè)計。

3）甩開后需要復位，否則電磁閥無法帶電。

3.2 具體內(nèi)容

1）電磁閥動作邏輯和電機啟動邏輯添加復位功能，一旦發(fā)生甩開或者盤車跳閘工況，需要復位才能正常帶電。如圖2所示，其中“復位（增加）”和“保護（增加）”項為新增邏輯內(nèi)容。

2）盤車自動方式或者手動方式條件滿足情況下，與上啟動指令才能啟動盤車電機，避免自動程序自動啟動盤車電機。圖3所示“盤車啟動指令（增加）”為新增邏輯。

同時，盤車裝置操作盤面需要增加“復位”按鈕及“啟動”按鈕。

圖2 盤車電磁閥啟動邏輯（修改后）

圖3 盤車電機啟動邏輯（修改后）

4 結(jié)語

從調(diào)試現(xiàn)場反饋來看，盤車自動邏輯存在“過剩”功能，過于強調(diào)自動方式，但是設(shè)備的可靠性跟不上。往往發(fā)生非正常的“自動”工況，考慮到設(shè)備現(xiàn)狀及安全的冗余度。建議在自動邏輯上增加人工啟動功能，避免盤車異常情況下自動啟動或者電磁閥異常帶電。保護汽輪機組軸系的安全。

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