某核電汽輪機盤車無法投運原因分析及處理

王欣欣，孫忠旭，宋大全

（1.福建福清核電有限公司，福建 福清，350318；2.東方汽輪機有限公司，四川 德陽，618000）

某核電汽輪機盤車無法投運原因分析及處理

王欣欣1，孫忠旭2，宋大全2

（1.福建福清核電有限公司，福建 福清，350318；2.東方汽輪機有限公司，四川 德陽，618000）

文章分析了某核電1、2號機組盤車小齒輪無法脫開故障的原因。介紹了通過封堵盤車排油孔、提高盤車潤滑油壓、抬高動力油電磁閥的位置，以消除盤車小齒輪無法脫開到位故障的方法。介紹了通過調(diào)整大軸頂起高度及控制軸瓦平行度以保證盤車順利投運的方法。實踐證明這些措施能夠較好地將盤車無法投運故障消除，使盤車及時投運，確保機組啟、停安全。關鍵詞：盤車，投運，原因分析，處理，轉(zhuǎn)子彎曲

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

某核電1、2號汽輪發(fā)電機組各配有兩套自動盤車裝置：一套為正常操作的電動盤車，即主盤車；另一套為低速液壓盤車，即輔助盤車，它用于緊急盤車和轉(zhuǎn)子定位[1]。兩套盤車裝置都安裝于汽輪機的前箱中。兩臺機組在調(diào)試和運行中都出現(xiàn)過汽輪機盤車無法投運的故障，主要現(xiàn)象為主盤車小齒輪無法脫開到位。通過采取各種有效措施，能夠及時地保證汽輪機盤車順利投運。

1 汽輪機盤車無法投運原因分析

汽輪機盤車無法投運原因很多，但總的來看，可以分為兩個方面，一方面是盤車本身故障，另一方面是盤車力矩過大。

1.1 汽輪機盤車本身故障

某核電1、2號機組調(diào)試期間發(fā)生盤車無法投運的故障，根據(jù)后續(xù)分析、處理情況來看，主要有以下幾點。

1.1.1 停機時主盤車小齒輪無法脫開到脫扣位置

1、2號機組在調(diào)試期間發(fā)生過多次停機時盤車小齒輪無法脫開到脫扣位置故障，具體表現(xiàn)為主盤車停運后，小齒輪脫開位置GGR002SM信號未觸發(fā)，打開前箱人孔蓋板后檢查小齒輪端面離GGR002SM軸向仍有10 mm左右的距離，如圖1所示。

輔助盤車啟動邏輯需要GGR002SM信號觸發(fā)，而小齒輪無法脫開到位導致該信號無法觸發(fā)，進而導致輔助盤車也無法投運。

圖1 主盤車小齒輪脫開不到位（左）與脫開到位（右）

1.1.2 盤車控制卡件故障

盤車控制卡件分為P1、P2、P33個卡件，1號機出現(xiàn)過汽機轉(zhuǎn)速降至21 r/min左右時P1卡件卡死、示數(shù)與P2不一致，最終導致嚙合失敗的狀況。2號機在調(diào)試過程中也出現(xiàn)主盤車P1卡件報E3故障，就地控制箱收到主控盤車啟動命令后無任何反應的事件，還出現(xiàn)過因P3探頭安裝距離不正確導致P3卡件中轉(zhuǎn)速顯示不正常、P1卡件報E9故障、盤車投運不成功的事件。后ALSTOM澄清已將P3探頭的安裝間隙由2±0.5 mm改為1.5±0.5 mm，而且最好安裝間隙為1 mm。經(jīng)處理后正常。

1.2 盤車力矩過大

汽輪機盤車力矩過大導致盤車無法投運，主要原因可能為動靜部分發(fā)生碰磨、轉(zhuǎn)子頂起高度不足、軸瓦發(fā)生傾斜等。

1.2.1 動靜部分碰磨

這種情況比較少見，預防此類故障的根本措施就是在檢修過程中保證質(zhì)量，動靜間隙要控制在合格范圍內(nèi)。

1.2.2 頂起高度不足

汽機大軸有頂起高度要求，頂起高度不足將造成盤車力矩過大，盤車無法盤動，1號機首次核沖轉(zhuǎn)前發(fā)生過因頂起高度不足導致盤車無法投運的事件。

1.2.3 軸瓦傾斜

軸瓦傾斜導致盤車無法投運在某核電1、2號機組發(fā)生過多次，故障多出在發(fā)電機前后軸承上。

造成軸承傾斜的原因很多，分析認為主要有以下幾點：

（1）發(fā)電機軸承坐落在發(fā)電機端蓋上，而發(fā)電機轉(zhuǎn)子很重（約240 t），會造成軸承下沉；

（2）停潤滑油、頂軸油過早，轉(zhuǎn)子冷卻后收縮，在油膜失去后對軸承產(chǎn)生一個軸向指向轉(zhuǎn)子死點（推力軸承）的摩擦力，從而使軸瓦發(fā)生傾斜；

（3）發(fā)電機充排氫速率過快，造成端蓋變形，軸瓦傾斜[2]；

（4）設計原因，軸承自復位能力差[3]。

2 汽輪機盤車無法投運故障處理

2.1 主盤車小齒輪無法脫開到脫扣位置處理

根據(jù)現(xiàn)象首先懷疑螺旋花鍵有異物卡澀，或者是槽道有毛刺，導致小齒輪無法脫開到位。據(jù)此分析，對1號機螺旋花鍵進行了檢查，并用壓縮空氣對花鍵進行了吹掃，結(jié)果表明這樣做對于解決小齒輪無法脫開故障效果不明顯。

繼續(xù)分析認為電磁閥排油管線憋壓導致排油不暢是主盤車小齒輪退不到位的主要原因。要想從根本上解決小齒輪脫開不到位的故障，就必須要解決電磁閥排油管線憋壓的問題。下文2.1.1節(jié)至2.1.3節(jié)介紹了3種解決電磁閥排油管線排油不暢問題的方法。

此外，若螺旋花鍵潤滑不足，也會使小齒輪無法脫開到位。

2.1.1 主盤車小齒輪活塞外圓上排油孔封堵

主盤車小齒輪活塞外圓上留有調(diào)試時所用的2個排油孔。小齒輪在脫開過程中，活塞會插入活塞腔，管線中殘油及螺旋花鍵部分潤滑油會通過電磁閥排走?；钊迦牖钊恢袝r，螺旋花鍵潤滑油通過排油孔排到活塞腔中，一旦這部分排油量過大，就會導致排油不暢導致憋壓，進而出現(xiàn)小齒輪脫開不到位的現(xiàn)象，見圖2。

圖2 主盤車活塞作用示意圖

其他核電已有經(jīng)驗反饋，對這2個排油孔進行了封堵，大幅減少了主盤車小齒輪未脫開到位的情況，且也未產(chǎn)生其他不良影響。2號機組在調(diào)試期間通過廠家澄清，同意封堵2號機組的盤車齒輪排油孔1個。排油孔封堵情況照片見圖3。

圖3 主盤車工藝孔封堵后（左）與封堵前（右）

2.1.2 動力油電磁閥位置抬高

設計上三通電磁閥的安裝位置比排油口高，但是安裝公司漏裝電磁閥支架，導致電磁閥位置比排油口低。顯然，這種情況下重力作用是無法將管線中的油完全排出的，而活塞插入活塞腔時，因空氣是可壓縮的，利用空氣動力也無法將這部分殘油完全及時排出，這樣，就造成了憋壓，從而阻礙小齒輪退回到位。提高電磁閥的位置，減小回油管線長度，保證排油口在排油管線最低點，可以利用重力將殘油及時排出，對于解決憋壓問題很有益處，見圖4。

圖4 三通電磁閥位置提高前 （左）與提高后 （右）

此外，針對電磁閥排油管線憋壓可能導致排油不暢的情況，廠家提出設計更改，增加了一個電磁閥連接板（見圖5），從而抬高電磁閥標高（油管長度需相應改變），促使電磁閥排油順暢。該方案已在2號機實施變更。

圖5 電磁閥位置抬高示意圖

2.1.3 排油管線增加單獨的排氣通道

某核電3號機組在小齒輪供 （排）油管線上增加了一道三通閥，該閥門的作用是：供油情況下，導通電磁閥出口與活塞腔，使活塞獲得軸向推力；排油情況下，導通活塞腔與前軸承箱，使活塞腔及管線內(nèi)殘余氣體及潤滑油及時排至前軸承箱，避免憋壓，從而使小齒輪順利脫開到位。2.1.4 主盤車減速裝置潤滑油壓不足故障處理

由前軸承箱內(nèi)部潤滑油管Φ60.3×2.77分配兩路Φ21.3×2.77的油管至主盤車減速裝置，一路為經(jīng)電磁閥的主盤車嚙合動力油管；而另一路至主盤車減速裝置小齒輪軸中心的潤滑油路，該路與母管相接的接管座內(nèi)徑Φ10與圖紙設計尺寸Φ14不符，造成潤滑油量不足，使小齒輪密封環(huán)軸向脫開推力不足，不能脫開到位，現(xiàn)場對接管座按照圖紙進行擴孔處理，收到了一定效果，見圖6。

圖6 潤滑油母管至盤車動力油及小齒輪潤滑油管路圖

另外，據(jù)相同型機組經(jīng)驗反饋，因現(xiàn)場安裝主盤車減速裝置潤滑油引出孔蓋板軸向間隙調(diào)整過死，造成潤滑油連接管磨損而大量泄漏油，使供給主盤車減速裝置的潤滑油壓不足，直接導致主盤車減速裝置退不到位，見圖7。

圖7 潤滑油引出孔蓋板與潤滑油連接管磨損

2.2 盤車控制卡件故障處理

卡件的基本參數(shù)設置均在出廠前已設置完成，暫時無法確定卡件所有參數(shù)意義，因而一旦出現(xiàn)卡件故障，只能對其進行復位或者更換。

2.3 盤車力矩過大處理

盤車力矩過大時，應根據(jù)具體情況具體分析。首先在安裝和檢修過程中嚴格控制質(zhì)量，保證動靜部分間隙符合標準，避免動靜碰磨引起盤車力矩過大；其次在每次投運盤車前測量并調(diào)整大軸頂起高度，保證大軸頂起高度合格；再次，需要采取措施預防軸瓦傾斜，保證軸瓦平行度合格。

針對軸瓦傾斜導致盤車力矩過大，有以下幾項預防措施：

（1）控制安裝檢修質(zhì)量，使汽輪機軸瓦平行度不超過0.05 mm，發(fā)電機軸瓦平行度不超過0.02 mm；

（2）增大發(fā)電機端蓋與端罩螺栓把合力矩，由1 700 N·m增加到3 200 N·m；增大上下半端蓋水平結(jié)合面螺栓把合力矩，由2 300 N·m增加到4 500 N·m，以消除端蓋與端罩相對位移產(chǎn)生的軸瓦平行度變化；

（3）按照廠家文件要求控制停機后停潤滑油及頂軸油時間，防止轉(zhuǎn)子收縮引起軸瓦平行度變化；

（4）控制發(fā)電機充、排氣速率不超過100 kPa/h，防止充、排氣速率過快引起端蓋變形，從而導致軸瓦平行度變化。

軸瓦前后溫差及頂軸油壓差也可以反應軸瓦傾斜情況。軸瓦前后溫差過大，說明軸瓦處潤滑油流量不均，軸瓦已經(jīng)發(fā)生傾斜；正常情況下軸瓦頂軸油壓差不會超過5 MPa，而一旦超過此限值，則軸瓦很有可能發(fā)生傾斜。一旦發(fā)生軸瓦傾斜故障，則需要重新對軸承平行度作調(diào)整，保證盤車順利投運。

3 結(jié)論

對現(xiàn)階段常見汽機盤車故障現(xiàn)象分析可以得出，存在的主要問題是主盤車小齒輪無法脫開到位和盤車力矩過大，而造成盤車無法投運的更深層次原因則是排油管線憋壓、潤滑油壓不足、大軸頂起高度不足和軸瓦傾斜。實踐證明，封堵盤車排油孔、抬高電磁閥位置以及其他各種控制軸瓦平行度的方法能有效地解決盤車無法投運故障。

通過各種手段保證汽輪機盤車及時、順利投運，是機組沖轉(zhuǎn)及并網(wǎng)的前提條件，而這些手段也為同類機組提供了良好的借鑒。

[1]東方汽輪機有限公司.福清核電站1、2號機組GGR系統(tǒng)手冊C版[Z].2012.

[2]蔣志龍,李全勇,樊志勇,等.汽輪發(fā)電機軸瓦傾斜故障分析[J].中國設備工程,2013,（4）:38-39.

[3]官永勝,王建立,王黔.1 150 MW核能發(fā)電機轉(zhuǎn)子盤不動原因分析和處理[J].東方電氣評論,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，工程師，2010年畢業(yè)于西安交通大學過程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事汽輪機檢修工作。