大功率SSS 离合器故障分析及其静态调试的方法和意义

贺晨， 谢明江

（东方电气集团东方汽轮机有限公司， 四川德阳， 618000）

0 引言

SSS 离合器是一种自动啮合脱开的旋转机械设备， 当输入端转速趋向于超过输出端时， 离合器自动啮合并传递功率； 当输入端转速低于输出端时， 离合器自动脱开。 在热电联产的机组中广泛应用， 主要是为了提高机组在冬季的供热能力。当离合器脱开时， 输入轴不再传递扭矩， 最大限度将汽轮机动能转换为热能。 然而近几年国内某些电厂， 在离合器切换时出现传动齿磨损现象，导致电厂不能切换离合器， 大大降低了电厂的供热量， 所以对离合器的研究是非常有意义的。

1 离合器的锁定与解锁

在对离合器静态调试及故障说明前， 先对锁定与解锁这项功能做一简单说明。

1.1 离合器的锁定控制

锁定 （见图1） 控制的目的是允许离合器将转矩从输出传递到输入。 正常情况下不需要锁定装置， 当输出端扭矩大于输入端时， 则离合器会处于脱开位置。 但当离合器啮合时， 并依靠轴承箱上的伺服控制装置将离合器锁定， 在此状态下允许离合器将转矩从输出传递到输入位置。

图1 离合器锁定示意图

1.2 离合器的解锁控制

当离合器准备脱开时， 需要利用伺服控制装置简单的对锁齿进行分离， 见图2。 然后离合器才具备脱开条件， 此后离合器按照正常脱开动作，依靠转速差实现自动分离。

图2 离合器解锁示意图

2 SSS 离合器静态调试

2.1 目的和意义

离合器的静态调试是在机组停机时对离合器单体进行的调试， 是为了验证离合器可以正常的脱开和啮合， 并验证啮合与脱开的反馈开关是否正常。

在机组首次启动前进行静态试验有以下几点好处：

首先， 可以确认SSS 离合器解锁、 锁定电磁阀是否按照要求接线， 因为该电磁阀通常是三位四通电磁阀， 解锁与锁定位置有可能会接反， 造成启动时SSS 离合器可能在解锁位置， 导致不能正常启动。

其二， 解锁、 与锁定的油路， 相对比较复杂，有可能会出现油管路安装有误的现象。

其三， 由于新机项目建设周期较长， SSS 离合器长时间在没有润滑油的情况下保持啮合状态，可能会导致正常切换的过程卡涩。 所以， 在基建过程中进行静态切换是非常有必要的。

2.2 SSS 离合器静态调试的流程

2.2.1 准备工作

（1）将中间轴承箱打开。

（2）启动汽机润滑油、 密封油。 在此阶段油冲洗已结束， 需要对中间轴承箱做一系列保护措施，防止润滑油大量飞溅或有异物掉入轴承箱内。

（3）准备吊车在高中压侧进行人工盘车。

（4）在高中压转子侧， 用百分表监测高中压转子上扬情况。

2.2.2 调试过程

（1）启动盘车， 保证SSS 离合器在啮合且锁定状态 （初始状态）。

（2）停盘车，在画面上选择解锁按钮，确认SSS离合器的锁定环是否可以在伺服装置带动下向解锁方向进行滑动， 且画面上锁定及啮合信号消失，盘动高中压转子， 如低压转子不动， 解锁试验完成。 该过程验证解锁电磁阀无误， 且解锁反馈信号正常。

（3）停盘车， 画面上选择锁定按钮， 确认SSS离合器的锁定环是否可以在伺服装置带动下向锁定方向滑动， 且锁定反馈信号出现。 该过程又验证了锁定电磁阀无误， 且锁定反馈信号正常。

（4）启动低速盘车。 观察高中压转子是否跟随转动。 停盘车， 用吊车盘动高中压转子， 发现低压转子不脱开， 锁定试验完成。

3 SSS 离合器运行故障分析

3.1 问题描述

某项目采用继动型SSS 离合器， 供热期间，供热需求大时， 需要切除低压转子增加供热量。机组布置形式见图3。

图3 机组布置示意图

但在一次背压运行过程中， 发现低压转子转速异常上升， 且伴随离合器回油温度超过报警值≥85 ℃） 的情况。 电厂运行人员迅速将离合器切换至啮合状态， 回油温度变为正常， 见图4。

图4 离合器回油温度上升

此后， 现场再次进行离合器切换试验， 低压转子惰走时间有提高的趋势， 同时离合器排油温度迅速上升， 转子降速曲线上出现拐点。 最终由于回油温度过高， 无法继续切换， 见图5。

图5 离合器无法正常切换

3.2 离合器解体检查

现场对SSS 离合器进行解体检查。 在拆除输出端后对主滑移件主齿进行检查， 发现离合器传动齿有明显的磨损现象。

图6 离合器易磨损位置

3.3 原因分析

该款离合器带有伺服控制装置， 而且安装位置要求严格。 如果伺服机构没有在正确的位置上，或者没有按要求使用定位销， 会导致SSS 脱开后锁定环与伺服控制装置的滑块接触并受力。 在背压运行时锁定环与滑块产生的摩擦力会按照图7的方向传递到主滑移组件， 使主滑移组件在背压运行时受力并向输入端移动， 长期如此会导致离合器的主传动齿相互接触。

图7 锁定装置与离合器接触

该款离合器在国内多次出现磨损。 后经过验证， 将伺服控制装置的安装调整正确并按使用定位销后， 尚未出现新的磨损。

4 处理建议

根据以上原因分析， 提出以下3 点建议：

（1）基建安装时， 要特别注意离合器伺服装置的安装、 定位是否完全符合设计要求。 不同型号离合器， 其伺服装置的安装要求完全不同， 安装单位不能只将注意力集中在离合器本体， 而忽略了与离合器相关的其他设备；

（2）做好静态调试， 在启动前进行静态调试，可以在一定程度上验证伺服装置的安装是否正确；

（3）考虑使用不带锁定装置的离合器， 在功能上不带锁定装置的离合器是可以满足热电联产需求的。 区别在于该离合器在启动或者停机过程中，高中压转子和低压转子无法保持同步。 故使用时充分考虑机组的实际运行工况， 如果机组是日启停的， 则不建议该方案， 如果为连运机组则可以采用不带锁定装置的离合器。

5 结语

SSS 离合器是一种可靠的机械装置， 且该款带锁定装置的340T 在国内已有数十台。 在热电联产机组中使用， 可以提高机组热电比， 具备良好的应用前景。 本文分析了离合器在使用过程中的故障并提供了解决方案， 在一定程度上打消了用户疑虑。 此外， 建议用户在有条件的情况下对离合器进行静态调试，可以大大降低离合器的故障率。