大型汽轮机盘车装置故障分析及处理措施

赵凌伟 王剑影 秦晓东

摘要：本文介绍了哈尔滨汽轮机厂生产的CCLN1000-25/600/600型汽轮机在某电厂运行期间盘车装置出现的故障分析及处理措施，通过学习与实践，进一步掌握了盘车传动重型齿轮副损坏 的原因及处理措施，能够快速的使机组运转正常，保证了机组稳定发电的可靠性。

关键词：汽轮机;重型双曲线螺旋传动齿轮副

引言

随着我国经济的发展和对用电可靠性要求的提高，1000MW一次中间再热超超临界重型发电汽轮机组在我国已经得到广泛的应用。大容量、高参数、低耗能的汽轮发电机组在电力系统生产中表现出了应有的优势。本文通过对汽轮机在运行期间盘车传动重型齿轮副损坏原因分析及处理，掌握了其中的方法和关键要点，能够快速的使机组运转正常，保证了机组稳定发电。

一、转子平衡的原理。

汽轮机启动前和停机后，为避免转子大轴弯曲变形，应使转子保持连续转动状态。当汽轮机启动冲转前，转子两端由于轴封供汽，蒸汽从轴封两端漏入汽轮机，并集中在汽缸上部，使转子和汽缸产生温差，若转子不动则会产生热弯曲。同样，汽轮机停机后，转子仍具有较高的温度，蒸汽聚集在汽缸的上部，由于汽缸结构不同，汽轮机上下缸温降速度不一样，也存在上下缸溫度差，使转子产生热弯曲。另外，由于转子自重，在其停转时，也会产生自然弯曲。在汽轮机启动前，通过盘车可使汽轮机上下缸以及转子温度均匀，自由膨胀，不发生动静部分磨擦，有助于消除温度较高的轴颈对轴瓦的损伤，还能消除转子由于重力产生的弯曲，同时也减少了汽机冲转力矩，起到保护动叶的作用。

二、盘车的特点。

盘车一般分为低速盘车和高速盘车两类，一般情况下，高速盘车对油膜的建立较为有利，对转子的加热或冷却较为均匀，但盘车装置的功率较大，高速旋转时如果温降速度控制不好，容易磨坏汽封齿，另外，高速盘车需要一套可靠的顶轴油系统，系统较复杂。本汽轮机配有一套可摆动轴承架的低速电动盘车装置，盘车速度为1.8r/min，安装在低压缸B和发电机之间，转子盘车齿轮嵌在低压转子B与发电机转子联轴器之间，其间采用止口和螺栓连接方式，并配置了空气操作机构。盘车电机转速为1170r/min，盘车装置共设有五级减速。主要有以下特点：

（一） 在汽机转速降至零转速时，既能电动盘车，也能手动盘车;既可远方操作，也可就地操作。

（二） 盘车装置是自动啮合型的，能使汽轮发电机组转子从静止状态转动起来，盘车运行后汽轮机转速为1.8r/min。

（三）  盘车装置在汽轮机冲转达到一定转速后自动退出，并能在停机时自动投入。

（四） 盘车装置与顶轴油系统，润滑油系统间设置联锁，防止在油压未建立时投入盘车。盘车装置正在运行而油压降低到不安全值时能发出报警，当供油中断时能自动停止运行。

三、处理措施简述。

（一） 目前大型火电机组汽轮机普遍采用低速盘车，在机组启停期间，盘车起着非常重要的作用，需带动四个汽轮机转子及一个发电机转子（以国内在运行的1000MW机组为例）总共超过500吨的重量运行，特别是部分机组高中压转子轴承处没有设置顶轴油系统，盘车的负荷很高，在满足传动比要求的前提下，传动齿轮副的技术要求非常高。据统计国家在运大型机组盘车都为全进口随机配套设备，盘车内部资料较少，特备是传动齿轮副等最关键部件的详细资料未提供，备件损坏后需从原厂家购买，费用高昂，且须原厂家授权加工。

（二）公司汽轮机为哈尔滨汽轮机厂提供，两台1030MW机组于2010年10月、12月分别投运，盘车随机配备，盘车为日本东芝公司整套进口配用，其中2017年3月，#1机组汽轮机盘车在机组停运后，检查发现盘车传动齿轮保持架固定螺栓断裂，造成传动齿轮副偏斜、磨损严重，经与哈尔滨汽轮机厂沟通，购买一套传动齿轮副需花费用至少50万元，且须日本东芝公司提供相应的加工图纸，与国内北京重型齿轮厂等多家重型精密机加工公司联系，均回复加工存在技术难题，暂无法加工。

（三）经多次对现场解体后的盘车齿轮副进行材质确认及尺寸详细测绘，确定传动传动齿轮副为重型双螺旋曲线传动齿轮副，国内没有成熟的加工经验，且加工后在材料处理上存在经验支撑。多次经汽机及金相专业技术管理人员与重庆齿轮厂技术专家一同研究，重新购买一套符合现场测绘尺寸的双螺旋曲线机加工刀具，配合国内较先进的数字化车床进行加工，对加工后的零部件进行相关的热处理及表面渗氮处理，经多次现场试验，加工后的传动齿轮副满足现场硬度及传动表面层符合现场要求。

（四） 经过对盘车传动齿轮副的技术攻关，目前已将加工后的传动齿轮副用于现场盘车中，已经过多次机组启停，每次停机后都需盘车连续运行13天左右，齿轮副使用效果良好，传动灵活，经解体检查未发现有磨损痕迹，满足现场对重型汽轮机盘车的技术需求，为迎合目前火电形式，目前我公司每年机组启停次数较多，2018年两台机组共启停14次，盘车运行小时数为2284小时，对盘车的使用频繁，盘车齿轮副等重要位置零部件的安全可靠就愈发的重要。一旦发生盘车故障停运后，汽轮机极大可能造成严重不可逆的损害。

（五） 效益分析。目前机组启停及运行期间，安全稳定，且完全满足机组在机组停运后盘车长时间运行的安全稳定。经济效益方面更换原装进口传动齿轮副费用为50万元，经与齿轮厂共同研究后，加工齿轮副每套费用不超过10万元，直接可节约经济效益为40万元，且有自己的加工技术、加工尺寸及后期处理经验，间接效益超过500万元。

四、结语

根据目前火电形式，大型机组所占火电机组比例增加，为配合电网对负荷调整，目前很多家公司每年机组启停频繁，据统计，目前大型火电机组的利用小时数普遍在3000小时以下，盘车的利用频率较高，随着时间的推移，盘车内部关键零部件的故障率也在逐渐升高，通过自我研制的重型双螺旋曲线齿轮副的成功运用，对双螺旋曲线重型传动齿轮副加工及后期处理，填补了国家在重型双螺旋曲线传动齿轮副上机加工及后期处理的技术空缺，对盘车关键部位零部件的需求不用再必须从国外进口。

参考文献：

[1]李积富，褚磊.火力发电厂汽轮机系统运行中存在的问题与应对措施[J].科技创新导报，2018，15（23）：78-79.

[2]叶泽平，代炜，汽轮发电机组摩擦振动的分析与辨识[J]中国电力，2013，46（13）;62-66

[3]哈尔滨汽轮机厂CCLN1000-25/600/600型汽轮机使用说明书