大型汽輪機盤車裝置故障分析及處理措施

趙凌偉 王劍影 秦曉東

摘要：本文介紹了哈爾濱汽輪機廠生產的CCLN1000-25/600/600型汽輪機在某電廠運行期間盤車裝置出現的故障分析及處理措施，通過學習與實踐，進一步掌握了盤車傳動重型齒輪副損壞 的原因及處理措施，能夠快速的使機組運轉正常，保證了機組穩定發電的可靠性。

關鍵詞：汽輪機;重型雙曲線螺旋傳動齒輪副

引言

隨著我國經濟的發展和對用電可靠性要求的提高，1000MW一次中間再熱超超臨界重型發電汽輪機組在我國已經得到廣泛的應用。大容量、高參數、低耗能的汽輪發電機組在電力系統生產中表現出了應有的優勢。本文通過對汽輪機在運行期間盤車傳動重型齒輪副損壞原因分析及處理，掌握了其中的方法和關鍵要點，能夠快速的使機組運轉正常，保證了機組穩定發電。

一、轉子平衡的原理。

汽輪機啟動前和停機后，為避免轉子大軸彎曲變形，應使轉子保持連續轉動狀態。當汽輪機啟動沖轉前，轉子兩端由于軸封供汽，蒸汽從軸封兩端漏入汽輪機，并集中在汽缸上部，使轉子和汽缸產生溫差，若轉子不動則會產生熱彎曲。同樣，汽輪機停機后，轉子仍具有較高的溫度，蒸汽聚集在汽缸的上部，由于汽缸結構不同，汽輪機上下缸溫降速度不一樣，也存在上下缸溫度差，使轉子產生熱彎曲。另外，由于轉子自重，在其停轉時，也會產生自然彎曲。在汽輪機啟動前，通過盤車可使汽輪機上下缸以及轉子溫度均勻，自由膨脹，不發生動靜部分磨擦，有助于消除溫度較高的軸頸對軸瓦的損傷，還能消除轉子由于重力產生的彎曲，同時也減少了汽機沖轉力矩，起到保護動葉的作用。

二、盤車的特點。

盤車一般分為低速盤車和高速盤車兩類，一般情況下，高速盤車對油膜的建立較為有利，對轉子的加熱或冷卻較為均勻，但盤車裝置的功率較大，高速旋轉時如果溫降速度控制不好，容易磨壞汽封齒，另外，高速盤車需要一套可靠的頂軸油系統，系統較復雜。本汽輪機配有一套可擺動軸承架的低速電動盤車裝置，盤車速度為1.8r/min，安裝在低壓缸B和發電機之間，轉子盤車齒輪嵌在低壓轉子B與發電機轉子聯軸器之間，其間采用止口和螺栓連接方式，并配置了空氣操作機構。盤車電機轉速為1170r/min，盤車裝置共設有五級減速。主要有以下特點：

（一） 在汽機轉速降至零轉速時，既能電動盤車，也能手動盤車;既可遠方操作，也可就地操作。

（二） 盤車裝置是自動嚙合型的，能使汽輪發電機組轉子從靜止狀態轉動起來，盤車運行后汽輪機轉速為1.8r/min。

（三）? 盤車裝置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。

（四） 盤車裝置與頂軸油系統，潤滑油系統間設置聯鎖，防止在油壓未建立時投入盤車。盤車裝置正在運行而油壓降低到不安全值時能發出報警，當供油中斷時能自動停止運行。

三、處理措施簡述。

（一） 目前大型火電機組汽輪機普遍采用低速盤車，在機組啟停期間，盤車起著非常重要的作用，需帶動四個汽輪機轉子及一個發電機轉子（以國內在運行的1000MW機組為例）總共超過500噸的重量運行，特別是部分機組高中壓轉子軸承處沒有設置頂軸油系統，盤車的負荷很高，在滿足傳動比要求的前提下，傳動齒輪副的技術要求非常高。據統計國家在運大型機組盤車都為全進口隨機配套設備，盤車內部資料較少，特備是傳動齒輪副等最關鍵部件的詳細資料未提供，備件損壞后需從原廠家購買，費用高昂，且須原廠家授權加工。

（二）公司汽輪機為哈爾濱汽輪機廠提供，兩臺1030MW機組于2010年10月、12月分別投運，盤車隨機配備，盤車為日本東芝公司整套進口配用，其中2017年3月，#1機組汽輪機盤車在機組停運后，檢查發現盤車傳動齒輪保持架固定螺栓斷裂，造成傳動齒輪副偏斜、磨損嚴重，經與哈爾濱汽輪機廠溝通，購買一套傳動齒輪副需花費用至少50萬元，且須日本東芝公司提供相應的加工圖紙，與國內北京重型齒輪廠等多家重型精密機加工公司聯系，均回復加工存在技術難題，暫無法加工。

（三）經多次對現場解體后的盤車齒輪副進行材質確認及尺寸詳細測繪，確定傳動傳動齒輪副為重型雙螺旋曲線傳動齒輪副，國內沒有成熟的加工經驗，且加工后在材料處理上存在經驗支撐。多次經汽機及金相專業技術管理人員與重慶齒輪廠技術專家一同研究，重新購買一套符合現場測繪尺寸的雙螺旋曲線機加工刀具，配合國內較先進的數字化車床進行加工，對加工后的零部件進行相關的熱處理及表面滲氮處理，經多次現場試驗，加工后的傳動齒輪副滿足現場硬度及傳動表面層符合現場要求。

（四） 經過對盤車傳動齒輪副的技術攻關，目前已將加工后的傳動齒輪副用于現場盤車中，已經過多次機組啟停，每次停機后都需盤車連續運行13天左右，齒輪副使用效果良好，傳動靈活，經解體檢查未發現有磨損痕跡，滿足現場對重型汽輪機盤車的技術需求，為迎合目前火電形式，目前我公司每年機組啟停次數較多，2018年兩臺機組共啟停14次，盤車運行小時數為2284小時，對盤車的使用頻繁，盤車齒輪副等重要位置零部件的安全可靠就愈發的重要。一旦發生盤車故障停運后，汽輪機極大可能造成嚴重不可逆的損害。

（五） 效益分析。目前機組啟停及運行期間，安全穩定，且完全滿足機組在機組停運后盤車長時間運行的安全穩定。經濟效益方面更換原裝進口傳動齒輪副費用為50萬元，經與齒輪廠共同研究后，加工齒輪副每套費用不超過10萬元，直接可節約經濟效益為40萬元，且有自己的加工技術、加工尺寸及后期處理經驗，間接效益超過500萬元。

四、結語

根據目前火電形式，大型機組所占火電機組比例增加，為配合電網對負荷調整，目前很多家公司每年機組啟停頻繁，據統計，目前大型火電機組的利用小時數普遍在3000小時以下，盤車的利用頻率較高，隨著時間的推移，盤車內部關鍵零部件的故障率也在逐漸升高，通過自我研制的重型雙螺旋曲線齒輪副的成功運用，對雙螺旋曲線重型傳動齒輪副加工及后期處理，填補了國家在重型雙螺旋曲線傳動齒輪副上機加工及后期處理的技術空缺，對盤車關鍵部位零部件的需求不用再必須從國外進口。

參考文獻：

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