哈汽MW汽輪機盤車裝置自動投入問題的分析及解決

1、哈汽600MW機組汽機盤車裝置自動投入問題分析及處理白音華金山發(fā)電有限公司王遠建摘要：介紹了汽輪機盤車裝置的結構、原理，以及盤車打齒原因的分 析及對此故障的對策。關鍵詞：汽輪機；盤車裝置；啟動；對策白音華金山電廠空冷機組汽機為哈汽 QFSN-600-2YHG型，其 盤車裝置為哈爾濱汽輪機廠配套，其控制系統(tǒng)為哈汽自控分廠配套。 目前其盤車裝置自動功能一直未投入使用， 經(jīng)與東北電科院調(diào)試方面 及本廠發(fā)電運行部了解其原因為：1、本盤車裝置嚙合機構為氣動執(zhí) 行機構嚙合速度較快沖擊較大；2、此套裝置傳動齒輪間嚙合方式不 合適，啟動電機時沖擊較大；這兩方面原因都會造成盤車裝置嚙合齒 輪的損傷（打齒）。下面

2、結構工作其構造原理對此問題進行分析并根 據(jù)個人經(jīng)驗提出處理方面的建議。一、 本盤車裝置結構、作用及工作原理盤車裝置由殼體、蝸輪蝸桿、鏈條、鏈輪、減速齒輪、電動機、 潤滑油管路、護罩、氣動嚙合裝置等組成。（見附圖）盤車裝置的殼體由鋼板焊接而成，一塊水平鋼板除了起在低壓缸 下半安裝作用之外，其上還支持電動機、鏈條殼體、電動機支架、氣 動嚙合缸、操縱桿、護罩等，其下豎直焊接了三塊板，它們用來支撐 蝸輪蝸桿、齒輪等各種傳動零部件。蝸桿蝸輪副采用SG71型可展曲面二次包絡弧面，傳動比 16。電動機軸上的鏈輪通過鏈條把力矩傳給蝸桿軸上的鏈輪鏈條使用圓銷式齒形鏈，型號為 C190-78N X135型，鏈寬7

3、8毫 米，內(nèi)導式。鏈輪的減速比為1.4。減速齒輪都米用漸開線圓柱短齒齒輪，模數(shù)用8和12兩種。盤車裝置的電動機（件73.178.26Z ）選用YB225S 6型三相異 步電動機，功率30KW , 980r/min，該電動機為雙伸結構，第二軸 伸經(jīng)工廠補充加工銑成對邊寬 27毫米的六方，用于手動盤車用。為 了保護人身安全，電動機殼體上第二軸伸端安裝了一個電動機開關用 來控制電動機的啟動。當打開第二軸伸的蓋時，行程開關將會切斷電 源，電動機不會轉動。氣動嚙合裝置中氣動嚙合缸是主要的氣動部件，它的活塞直徑為40毫米，行程為127毫米。氣動嚙合缸的連桿和操縱桿相連，活塞 的動作直接控制操縱桿的擺動。潤

4、滑油管路是用來潤滑蝸桿、蝸輪及減速齒輪的，它裝在盤車裝 置殼體水平板的下方，潤滑油由平板上所開的進油口進入， 然后經(jīng)過 噴嘴噴到所要潤滑之處。潤滑后的回油流到低壓缸底部，然后從回油 管流出。盤車殼體水平板上面所有部件（電動機除外）都被護罩罩住，除 了美觀之外還起到保護作用。盤車齒輪軸和齒輪的襯套都是由多孔青銅制成，它不需要潤滑，而蝸桿上襯套和蝸桿上的推力面則由潤滑油管供壓力油潤滑。蝸桿和 蝸輪始終在油槽的油位下嚙合（油位是通過低壓缸內(nèi)擋板高度來實現(xiàn) 的）。嚙合齒輪可在軸上轉動，該軸裝在兩塊杠桿板上，杠桿板又以齒 輪軸為支軸轉動。杠桿板的內(nèi)側用連桿機構和操縱桿相連接。因此， 將操縱桿移到“投入”

5、位置時，嚙合小齒輪將與盤車大齒輪嚙合，將桿 移到“解脫”位置時，嚙合小齒輪將退出嚙合。由于小齒輪旋轉的方向 以及它相對杠桿板支撐點的相對位置合理，因此，只要小齒輪在盤車大齒輪上施加轉動力矩（小齒輪為施力齒輪），其轉矩總會使它保持 嚙合狀態(tài)。兩只擋塊限制了嚙合小齒輪向盤車大齒輪的移動，這樣就限制 了齒輪嚙合深度。當汽輪機沖轉后，盤車大齒輪圓周速度足以驅動盤車設備時 （此 時盤車大齒輪為施力齒輪），大齒輪輪齒所施加的轉矩能使盤車機構 脫開。在汽輪機停機時將控制開關轉到盤車裝置自動位置以開始自動 程序。此后，通常將控制開關留在這個位置上。在控制開關處于“自動”位置并當轉子轉速降到大約200r/min

6、時, 自動程序電路將起作用，從而對盤車設備提供充足的潤滑油，當轉子 停轉時，“零轉速指示器”中壓力開關將閉合，接通供氣閥電源并向氣 動嚙合缸提供壓縮空氣。隨著壓縮空氣的提供，嚙合氣缸的活塞將向 投入嚙合的方向移動，連桿將拉動操縱桿向嚙合方向擺動，和操縱桿 相連的連桿機構將杠桿板逐漸倒向嚙合位置。 當小齒輪和盤車大齒輪 嚙合后，操縱桿不再移動，嚙合氣缸的活塞也不再移動。但嚙合氣缸 的殼體卻繼續(xù)沿反方向移動（此時氣動嚙合缸的彈簧座中彈簧受到壓 縮）使固定其上的撥叉（見氣動嚙合缸）撥動彈簧座上的限位開關， 使得盤車電動機啟動，如果此時嚙合小齒輪沒有和盤車大齒輪完全嚙 合，由于盤車電動機的轉動，它會滑

7、過一個齒而完全嚙合，汽輪發(fā)電 機轉子將在盤車轉速下旋轉。由此，零轉速指示器的壓力開關將被打 開而關掉嚙合氣缸的壓縮空氣，與此同時，與操縱桿相連接軸的擋塊 也會撥動固定在護罩上的一個限位開關的滾輪也切斷供壓縮空氣的 電路。至此，機組已準備好做持續(xù)的盤車運動。9 / 9圖一i lut占.6卄叩Lfifir nuiL圧勺LJK 恥2.3*1 rm汽敝L*平扮書圖二通過上述盤車結構可知，其嚙合是靠盤車裝置上氣動執(zhí)行機構實現(xiàn)的，而本氣動執(zhí)行機構為開關型既兩位式（嚙合和脫開兩個位）。分析其投入過程大致為如下過程：頂軸油壓建立、潤滑油壓滿足、汽 輪機轉子轉速為零盤車嚙合嚙合到位啟動盤車電機上述工作過程中的問

8、題在于當嚙合小齒輪沒有和盤車大齒輪完 全嚙合，由于盤車電動機的轉動，小齒輪滑過一個齒而與大齒輪完全 嚙合的過程中。下面簡單分析其過程中的受力情況， 當小齒輪在電機 作用下滑過大齒輪一個齒滑向大齒的齒底時此時氣缸所產(chǎn)生的嚙合 力矩時水平方向且垂直于汽機大軸的，而盤車電機轉動所產(chǎn)生的滑動 力的方向是與盤車齒輪接觸的切線方向，此時如在頂齒狀態(tài)下那么其 沖擊如圖3，其頂齒沖擊分析如下：匚盤車裝置減速機輸出軸齒輪2.擺動齒輪丄汽輪機大齒輪圖3盤車裝置擺動齒輪嚙合示意圖 注：圓心02 擺動齒輪脫開時所在位置；圓心0'2 擺動齒輪副完 全嚙合位置；V 齒輪副轉動方向；迄一擺動齒輪副轉動方向；V3 汽

9、輪機大齒輪轉動方向。D2 = d2 + 2ha x mD3 = d3 + 2ha x m ( 1)兩齒輪完全嚙合時的中心距為：a = ( d2 + d3 )/2 ( 2)兩齒輪發(fā)生頂齒時的中心距為：a' = ( D2 + D3 ) /2 = ( d2 + d3 ) /2 + ha x m ( 3) 所以有:a' a = ha x m可見，在兩齒輪發(fā)生頂齒時，存在一個齒頂高的距離需要逐漸消 除，從圖3中汽輪機大齒輪3上的C點開始到D點結束的一段弧上 均存在頂齒的可能性。C點為兩齒輪齒頂圓接觸的起始點，在 C點 和D點之間有34齒存在與擺動輪接觸的可能，而在D點會發(fā)生 完全頂齒，此

10、時頂齒產(chǎn)生的徑向力最大。但由于擺動齒輪處于運動狀 態(tài)，且為徑向逐漸嚙合，因此，在正常情況下，兩齒輪在C點的一個齒頂厚度上會發(fā)生頂齒，或者在 C點向D點轉動的下一個齒會發(fā) 生接觸，而在D點發(fā)生完全頂齒的機會為零。因為若 C點不發(fā)生頂 齒，則再轉過角度b時，有兩種情況存在：一是隨著擺動齒輪再次向 大齒輪逐漸靠近，擺動齒輪與大齒輪的工作面已接觸，兩齒輪開始嚙合，這時不會發(fā)生頂齒；一是兩齒輪工作齒面未接觸，而是齒頂接觸， 此時則發(fā)生頂齒。兩齒輪在C點有可能發(fā)生頂齒，包括在C點開始5 的長度上(齒頂厚度)都可能產(chǎn)生頂齒。而從C點轉過一個齒頂厚度 后，擺動齒輪2與大齒輪3則逐漸進入嚙合狀態(tài)。當發(fā)生頂齒時齒頂 面易產(chǎn)生形變。綜上所述，頂齒是造成盤車裝置擺動齒輪齒面損壞的原因；在“低 速盤車自動投運裝置”技術條件下，齒輪在運動狀態(tài)下從徑向方向采 用完全自動方式實現(xiàn)嚙合有一定困難；同時，出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象不可避 免。欲實現(xiàn)齒輪在運動狀態(tài)下從徑向方向完全自動嚙合，尚需在以下方面進行進一步的研究：(1) 需要調(diào)整嚙合氣動執(zhí)行機構的運動速度和力矩保證齒頂在相撞時有反彈調(diào)整的余地，以消除頂齒相撞時產(chǎn)生的沖擊力；(2) 需要降低盤車電機嚙合過程中的轉速消除因頂齒相撞而有可能產(chǎn) 生的沖擊力問題。(3) 在電機非驅動端軸上加裝力矩傳感器通過轉