某核电汽轮机盘车无法投运原因分析及处理

王欣欣，孙忠旭，宋大全

（1.福建福清核电有限公司，福建 福清，350318；2.东方汽轮机有限公司，四川 德阳，618000）

某核电汽轮机盘车无法投运原因分析及处理

王欣欣1，孙忠旭2，宋大全2

（1.福建福清核电有限公司，福建 福清，350318；2.东方汽轮机有限公司，四川 德阳，618000）

文章分析了某核电1、2号机组盘车小齿轮无法脱开故障的原因。介绍了通过封堵盘车排油孔、提高盘车润滑油压、抬高动力油电磁阀的位置，以消除盘车小齿轮无法脱开到位故障的方法。介绍了通过调整大轴顶起高度及控制轴瓦平行度以保证盘车顺利投运的方法。实践证明这些措施能够较好地将盘车无法投运故障消除，使盘车及时投运，确保机组启、停安全。关键词：盘车，投运，原因分析，处理，转子弯曲

Abstract：This article analyses the causes of that the turbine turning can't work in a nuclear power station unit 1 and 2.It introduces the plugging turning oil drain hole and increasing lube oil pressure and lifting up the power oil solenoid valve to clear the faults，which leads to pinion can't completely disengagement.It presents the ways to ensure the operating of the jigger successfully by adjusting the height of rotors jacking and controlling.The practice proves that these measures can be put into operation to eliminate the failure of turning,the turning run timely ensure the safety of unit commitment.

Key words：turning gear,put into operation,causes analysis,treatment,rotor hot bending

0 引言

某核电1、2号汽轮发电机组各配有两套自动盘车装置：一套为正常操作的电动盘车，即主盘车；另一套为低速液压盘车，即辅助盘车，它用于紧急盘车和转子定位[1]。两套盘车装置都安装于汽轮机的前箱中。两台机组在调试和运行中都出现过汽轮机盘车无法投运的故障，主要现象为主盘车小齿轮无法脱开到位。通过采取各种有效措施，能够及时地保证汽轮机盘车顺利投运。

1 汽轮机盘车无法投运原因分析

汽轮机盘车无法投运原因很多，但总的来看，可以分为两个方面，一方面是盘车本身故障，另一方面是盘车力矩过大。

1.1 汽轮机盘车本身故障

某核电1、2号机组调试期间发生盘车无法投运的故障，根据后续分析、处理情况来看，主要有以下几点。

1.1.1 停机时主盘车小齿轮无法脱开到脱扣位置

1、2号机组在调试期间发生过多次停机时盘车小齿轮无法脱开到脱扣位置故障，具体表现为主盘车停运后，小齿轮脱开位置GGR002SM信号未触发，打开前箱人孔盖板后检查小齿轮端面离GGR002SM轴向仍有10 mm左右的距离，如图1所示。

辅助盘车启动逻辑需要GGR002SM信号触发，而小齿轮无法脱开到位导致该信号无法触发，进而导致辅助盘车也无法投运。

图1 主盘车小齿轮脱开不到位（左）与脱开到位（右）

1.1.2 盘车控制卡件故障

盘车控制卡件分为P1、P2、P33个卡件，1号机出现过汽机转速降至21 r/min左右时P1卡件卡死、示数与P2不一致，最终导致啮合失败的状况。2号机在调试过程中也出现主盘车P1卡件报E3故障，就地控制箱收到主控盘车启动命令后无任何反应的事件，还出现过因P3探头安装距离不正确导致P3卡件中转速显示不正常、P1卡件报E9故障、盘车投运不成功的事件。后ALSTOM澄清已将P3探头的安装间隙由2±0.5 mm改为1.5±0.5 mm，而且最好安装间隙为1 mm。经处理后正常。

1.2 盘车力矩过大

汽轮机盘车力矩过大导致盘车无法投运，主要原因可能为动静部分发生碰磨、转子顶起高度不足、轴瓦发生倾斜等。

1.2.1 动静部分碰磨

这种情况比较少见，预防此类故障的根本措施就是在检修过程中保证质量，动静间隙要控制在合格范围内。

1.2.2 顶起高度不足

汽机大轴有顶起高度要求，顶起高度不足将造成盘车力矩过大，盘车无法盘动，1号机首次核冲转前发生过因顶起高度不足导致盘车无法投运的事件。

1.2.3 轴瓦倾斜

轴瓦倾斜导致盘车无法投运在某核电1、2号机组发生过多次，故障多出在发电机前后轴承上。

造成轴承倾斜的原因很多，分析认为主要有以下几点：

（1）发电机轴承坐落在发电机端盖上，而发电机转子很重（约240 t），会造成轴承下沉；

（2）停润滑油、顶轴油过早，转子冷却后收缩，在油膜失去后对轴承产生一个轴向指向转子死点（推力轴承）的摩擦力，从而使轴瓦发生倾斜；

（3）发电机充排氢速率过快，造成端盖变形，轴瓦倾斜[2]；

（4）设计原因，轴承自复位能力差[3]。

2 汽轮机盘车无法投运故障处理

2.1 主盘车小齿轮无法脱开到脱扣位置处理

根据现象首先怀疑螺旋花键有异物卡涩，或者是槽道有毛刺，导致小齿轮无法脱开到位。据此分析，对1号机螺旋花键进行了检查，并用压缩空气对花键进行了吹扫，结果表明这样做对于解决小齿轮无法脱开故障效果不明显。

继续分析认为电磁阀排油管线憋压导致排油不畅是主盘车小齿轮退不到位的主要原因。要想从根本上解决小齿轮脱开不到位的故障，就必须要解决电磁阀排油管线憋压的问题。下文2.1.1节至2.1.3节介绍了3种解决电磁阀排油管线排油不畅问题的方法。

此外，若螺旋花键润滑不足，也会使小齿轮无法脱开到位。

2.1.1 主盘车小齿轮活塞外圆上排油孔封堵

主盘车小齿轮活塞外圆上留有调试时所用的2个排油孔。小齿轮在脱开过程中，活塞会插入活塞腔，管线中残油及螺旋花键部分润滑油会通过电磁阀排走。活塞插入活塞腔中时，螺旋花键润滑油通过排油孔排到活塞腔中，一旦这部分排油量过大，就会导致排油不畅导致憋压，进而出现小齿轮脱开不到位的现象，见图2。

图2 主盘车活塞作用示意图

其他核电已有经验反馈，对这2个排油孔进行了封堵，大幅减少了主盘车小齿轮未脱开到位的情况，且也未产生其他不良影响。2号机组在调试期间通过厂家澄清，同意封堵2号机组的盘车齿轮排油孔1个。排油孔封堵情况照片见图3。

图3 主盘车工艺孔封堵后（左）与封堵前（右）

2.1.2 动力油电磁阀位置抬高

设计上三通电磁阀的安装位置比排油口高，但是安装公司漏装电磁阀支架，导致电磁阀位置比排油口低。显然，这种情况下重力作用是无法将管线中的油完全排出的，而活塞插入活塞腔时，因空气是可压缩的，利用空气动力也无法将这部分残油完全及时排出，这样，就造成了憋压，从而阻碍小齿轮退回到位。提高电磁阀的位置，减小回油管线长度，保证排油口在排油管线最低点，可以利用重力将残油及时排出，对于解决憋压问题很有益处，见图4。

图4 三通电磁阀位置提高前 （左）与提高后 （右）

此外，针对电磁阀排油管线憋压可能导致排油不畅的情况，厂家提出设计更改，增加了一个电磁阀连接板（见图5），从而抬高电磁阀标高（油管长度需相应改变），促使电磁阀排油顺畅。该方案已在2号机实施变更。

图5 电磁阀位置抬高示意图

2.1.3 排油管线增加单独的排气通道

某核电3号机组在小齿轮供 （排）油管线上增加了一道三通阀，该阀门的作用是：供油情况下，导通电磁阀出口与活塞腔，使活塞获得轴向推力；排油情况下，导通活塞腔与前轴承箱，使活塞腔及管线内残余气体及润滑油及时排至前轴承箱，避免憋压，从而使小齿轮顺利脱开到位。2.1.4 主盘车减速装置润滑油压不足故障处理

由前轴承箱内部润滑油管Φ60.3×2.77分配两路Φ21.3×2.77的油管至主盘车减速装置，一路为经电磁阀的主盘车啮合动力油管；而另一路至主盘车减速装置小齿轮轴中心的润滑油路，该路与母管相接的接管座内径Φ10与图纸设计尺寸Φ14不符，造成润滑油量不足，使小齿轮密封环轴向脱开推力不足，不能脱开到位，现场对接管座按照图纸进行扩孔处理，收到了一定效果，见图6。

图6 润滑油母管至盘车动力油及小齿轮润滑油管路图

另外，据相同型机组经验反馈，因现场安装主盘车减速装置润滑油引出孔盖板轴向间隙调整过死，造成润滑油连接管磨损而大量泄漏油，使供给主盘车减速装置的润滑油压不足，直接导致主盘车减速装置退不到位，见图7。

图7 润滑油引出孔盖板与润滑油连接管磨损

2.2 盘车控制卡件故障处理

卡件的基本参数设置均在出厂前已设置完成，暂时无法确定卡件所有参数意义，因而一旦出现卡件故障，只能对其进行复位或者更换。

2.3 盘车力矩过大处理

盘车力矩过大时，应根据具体情况具体分析。首先在安装和检修过程中严格控制质量，保证动静部分间隙符合标准，避免动静碰磨引起盘车力矩过大；其次在每次投运盘车前测量并调整大轴顶起高度，保证大轴顶起高度合格；再次，需要采取措施预防轴瓦倾斜，保证轴瓦平行度合格。

针对轴瓦倾斜导致盘车力矩过大，有以下几项预防措施：

（1）控制安装检修质量，使汽轮机轴瓦平行度不超过0.05 mm，发电机轴瓦平行度不超过0.02 mm；

（2）增大发电机端盖与端罩螺栓把合力矩，由1 700 N·m增加到3 200 N·m；增大上下半端盖水平结合面螺栓把合力矩，由2 300 N·m增加到4 500 N·m，以消除端盖与端罩相对位移产生的轴瓦平行度变化；

（3）按照厂家文件要求控制停机后停润滑油及顶轴油时间，防止转子收缩引起轴瓦平行度变化；

（4）控制发电机充、排气速率不超过100 kPa/h，防止充、排气速率过快引起端盖变形，从而导致轴瓦平行度变化。

轴瓦前后温差及顶轴油压差也可以反应轴瓦倾斜情况。轴瓦前后温差过大，说明轴瓦处润滑油流量不均，轴瓦已经发生倾斜；正常情况下轴瓦顶轴油压差不会超过5 MPa，而一旦超过此限值，则轴瓦很有可能发生倾斜。一旦发生轴瓦倾斜故障，则需要重新对轴承平行度作调整，保证盘车顺利投运。

3 结论

对现阶段常见汽机盘车故障现象分析可以得出，存在的主要问题是主盘车小齿轮无法脱开到位和盘车力矩过大，而造成盘车无法投运的更深层次原因则是排油管线憋压、润滑油压不足、大轴顶起高度不足和轴瓦倾斜。实践证明，封堵盘车排油孔、抬高电磁阀位置以及其他各种控制轴瓦平行度的方法能有效地解决盘车无法投运故障。

通过各种手段保证汽轮机盘车及时、顺利投运，是机组冲转及并网的前提条件，而这些手段也为同类机组提供了良好的借鉴。

[1]东方汽轮机有限公司.福清核电站1、2号机组GGR系统手册C版[Z].2012.

[2]蒋志龙,李全勇,樊志勇,等.汽轮发电机轴瓦倾斜故障分析[J].中国设备工程,2013,（4）:38-39.

[3]官永胜,王建立,王黔.1 150 MW核能发电机转子盘不动原因分析和处理[J].东方电气评论,2013,27（3）：32-35.

Causes Analysis and Treatment of Turning gear of a Nuclear Power Turbine Unable to be Put into Operation

Wang Xinxin1， Sun Zhongxu2， Song Daquan2
（1.Fujian Fuqing Nuclear Power Co.,Ltd.,Fuqing Fujian,350318;2.Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000）

TP242

A

1674-9987（2017）03-0063-04

10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2017.03.014

王欣欣 （1988-），男，本科，工程师，2010年毕业于西安交通大学过程装备与控制工程专业，现从事汽轮机检修工作。