燃機盤車運行中存在問題分析

任帥　翟宇

摘 要：我廠燃機盤車采用德國VOITH公司的BHS盤車機構，其主要功能是在燃機停運以后，使燃氣輪機及發電機進入盤車狀態并以低速旋轉。燃機葉片形成空氣流對機組進行整體的冷卻，以防止轉子和缸體變形（冷卻空氣量不足造成的“拱背”），機組進入準備下次啟動的狀態。但在歷次停機后的離線水洗完成、SFC停運后，經常出現燃機惰走過程中盤車投入失敗的情況，因此拖延了機組啟動時間。本文對這個現象的各方面進行簡要的研究和探討。

關鍵詞：盤車；流量控制閥；嚙合

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A

在正常停機過程中，盤車會連續運行24小時，以確保機組充分冷卻，即“冷卻盤車”。冷卻盤車完成后，盤車將自動停運。此后如果機組仍未啟動，盤車將會每隔6小時運行一次，使轉子短時旋轉一下以檢查其是否可以靈活轉動，此時盤車轉速很低，即“間歇盤車”。

燃機的啟動，要求盤車轉速在100rpm以上或機組在惰走中。盤車轉速的設定是基于滿足燃機冷卻空氣量和防止葉片磨損兩方面要求的。

出于燃機設計要求，室溫下燃機葉片是較為松動地安裝在轉子輪盤葉槽內的。在極低速旋轉時，燃機葉根會在槽內輕微晃動并發出敲擊聲，這會導致葉片及輪盤的磨損。在高于某一轉速時，離心力會將葉片與輪盤牢靠接合，避免晃動。

因此，盤車的正常運行，對燃機有極為重要的意義。

1.燃機盤車當前存在的問題

在歷次的燃機水洗完畢、重新投盤車的過程中，多次出現惰走時盤車投入失敗，必須等待燃機轉子完全靜止后才可投入，數次出現過由于盤車無法正常投入而影響機組啟動。多位值班員也確認，在投產初期并未出現此種情況。盤車嚙合過程涉及其機械原理和自動控制，下面我們就燃機盤車的原理和其實現過程進行分析。

2.燃機盤車原理簡述（分解圖，如圖1所示）

盤車裝置位于壓氣機端軸承端，液壓馬達MBK22AE001連接一個齒輪，這個齒輪與搖臂自由端的驅動齒輪保持穩定嚙合，一個液壓缸能夠推動搖臂即驅動齒輪與同時連接發電機和燃機的中間軸上的齒輪圈嚙合，而彈簧可以使搖臂脫離嚙合并復位。液壓馬達的轉速由兩個轉速探頭測得，用以確保液壓缸和齒輪圈的轉速良好匹配。

嚙合電磁閥MBV35AA001和MBV35AA002開啟后，頂軸油進入液壓缸驅動搖臂向內，使搖臂自由端的驅動齒輪與齒輪圈嚙合。搖臂的嚙合速度可以通過前述電磁閥下游的限流閥MBV35AA151調節。

液壓馬達由關斷電磁閥MBV35AA003和流量控制閥MBV35AA101控制供油。液壓馬達可以通過調節流量控制閥的開度實現在零轉速至盤車轉速間變化，對該閥的兩個機械閥位限位進行設定就能設置相應的預設盤車轉速。流量控制閥包含兩個控制液壓油流量的電磁閥，通過調整油流量實現盤車轉速的調節。

燃機盤車有兩種投入投入方式，我們且將它們分別稱作“靜態嚙合方式”與“動態嚙合方式”。

靜態嚙合方式。在燃機轉子靜止時，液壓馬達關斷電磁閥在關閉狀態，兩個嚙合電磁閥先行開啟，推動搖臂與中間軸齒輪圈嚙合。此時關斷電磁閥將開啟，同時流量控制閥逐漸開啟到預設閥位，燃機進入盤車狀態。

動態嚙合方式。在燃機轉子惰走過程中，如果其轉速降至盤車預設轉速以下或低于盤車馬達轉速而無法直接嚙合時，流量控制閥將會跟隨燃機當前轉速同步調整液壓馬達轉速。當燃機轉速與馬達轉速同步時，兩個嚙合電磁閥開啟，將搖臂推動到與中間軸齒輪圈嚙合位置，然后流量控制閥將逐漸開啟到預設閥位，燃機進入正常盤車狀態。

燃機盤車的整個投入過程是程序自動完成的。在燃機轉速在30rpm以上時順控選擇動態嚙合方式，否則選擇靜態嚙合方式。具體過程可參見我廠盤車順控邏輯。

3.分析及結論

按照設計，盤車完全可以在燃機實際轉速在30rpm以上時實現動態嚙合。但實際情況是在惰走至大約170rpm以下時再啟動盤車，盤車將嚙合失敗。

投產初期，盤車馬達轉速在嚙合較為平緩地上升至預設轉速，此時燃機轉速已經較低，則盤車馬達進行了降速、跟蹤，與轉子轉速同步后成功嚙合。到投產后一段時間，盤車馬達的轉速上升過程成階躍式，并且在燃機轉子較低二者不匹配時，馬達并不進行轉速調整，導致無法同步，嚙合必然失敗；只有在燃機惰走轉速較高時投入盤車才可成功嚙合。

正常停機中這個問題之所以沒有顯現，是因為燃機停順控會在轉速小于180rpm時立刻自動啟動盤車順控。而SFC停運時，盤車程序需要操作員在燃機轉速低于240rpm時（高于240rpm投入盤車將自動保護停）手動投入。

根據以上分析，可以肯定的是：目前燃機盤車功能存在缺陷，盤車馬達的轉速控制異常。

由于個人能力和手頭資料有限，且作為運行人員無法確認是熱工控制信號異常還是執行器故障，在此只能建議我部門相關專業及設備部聯合查找缺陷原因、及早消除隱患。

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