SSS68T型盘车装置机械传动部分故障原因分析与防止

SSS68T型盘车装置机械传动部分故障原因分析与防止摘要:通过对ALSTOM公司SSS68T型盘车装置的故障分析及处理，提出了该型盘车装置在安装、检修中应注意的重点，从而保证盘车装置健康、可靠运行。关键词:轴承磨损；对中；盘车故障；标高调整中图分类号：U226.8+1文献标识码：A文章编号：1、前言汽轮机组盘车装置是保证汽轮机组启动和停机时汽轮机转子均匀受热和冷却的重要转动设备。盘车不但能使机组可以随时启动，而且可以用来检查汽轮机组是否具备正常的工作条件，如：动静部分是否有摩擦、主轴弯曲度是否过大，润滑油系统工作是否正常等。盘车转速通常有24rpm的低速盘车和4070rpm的高速盘车两种。对大容量机组，为了轴承油膜形成、避免轴承及轴颈磨损；以及减小上、下缸温差和缩短启动时间多数采用高速盘车。SSS68T(SynchronousSelfShifting)型盘车装置是引进型法国ALSTOM公司300MW600MW级汽轮机组主力盘车装置；盘车转速54rpm,属于机械式传动，高速盘车方式。通过SSS68T型盘车装置现场运行表明：该型盘车装置具有全自动化功能、运转平稳、噪声低等特点。但该型盘车装置离合器内滑动件的内齿轮（直齿）与固定在高压转子外伸端部轴上的外齿轮（直齿）对中情况，会受到#1轴承热态磨损的影响，在机组解列盘车装置投入工作后，极易发生盘车装置机械传动部分故障，导致汽轮机组轴系热态停滞；严重时可以导致汽轮机组轴系由于不均匀冷却，造成转子永久弯曲变形。为了防止类似故障发生，使汽轮机组安全稳定运行，本文通过对大唐渭河电厂2汽轮机组盘车装置故障原因进行分析，并提出了防止措施，为避免类似故障再次发生，取得了成效。该机组是由北京重型电机厂（BZD）与法国Alstom公司合作制造的T.2A.330.30.2F.1080型汽轮机组；其形式为：亚临界压力、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、冲动凝汽式汽轮机；额定功率：330MW。2、SSS68T型盘车装置结构及工作原理21盘车装置结构盘车装置布置在汽轮机组前轴承箱内，与高压转子外伸轴端部结合，具有电动和手动两种驱动方式。盘车装置主要由蜗轮、蜗杆减速装置（传动比i=27.5）和自动离合器两大部分组成。自动离合器包括滑动件、棘爪、螺旋内齿轮、外齿轮和缓冲器等主要部件。滑动件的内侧设有棘齿和内齿轮（直齿），外侧则是螺旋外齿轮。盘车装置的电动驱动部分采用机械传动，其驱动电动机（37kw,380v,1475rpm）通过液力偶合器、中间连接轴带动盘车装置使机组轴系以54rpm高速转动。22盘车装置工作原理1当汽轮机转子处于静止时，滑动件处于盘车右止点位置，棘爪伸出并顶在棘齿上。当蜗杆、蜗轮转动后，蜗轮带动螺旋齿轮（内齿）一起转动，此时，由于棘爪（共4个）顶住棘齿及转子的惯性作用，使滑动件不能随螺旋齿轮（内齿）一起转动，而只能沿轴向（向机头）移动；于是，滑动件上的内齿轮（直齿）与固定在汽轮机转子外伸轴上的外齿轮啮合，棘爪与棘齿脱开，蜗轮通过螺旋齿轮及滑动件驱动外齿轮使转子转动，直至达到汽轮机盘车额定转速。当滑动件向左移动至顶端时，缓冲器内开始缓慢排油，以防止滑动件与端部碰磨。当汽轮机冲转后，汽轮机转速高于盘车转速，此转速差所产生的反向转矩推动滑动件沿轴向缓慢地向右移动，滑动件上的内齿轮与外齿轮脱开，棘爪重新位于棘齿之内，由于盘车转速与汽轮机转速差是逐渐增加的，所以滑动件向右移动也是平稳的。当汽轮机转速大于140rpm时，棘爪在其两端不平衡离心力的作用下，其棘部缩入与棘齿脱开，盘车自动退出。汽轮机发电机组一旦解列，电动盘车装置的电机立即投入运行。当汽轮机转子转速降至140rpm时，棘爪的棘部重新伸出顶住棘齿；当汽轮机转速降至54rpm与盘车转速相同，滑动件向左移动到工作位置，内、外齿轮平稳啮合，由电动盘车装置盘动转子。3、盘车装置在机组停机时出现故障该机组在2006.05.20正常停机；汽轮发电机组解列后，盘车装置在转子转速降至54rpm时未与转子啮合，转子转速降至零转速后，投入手动侧盘车，无效。后在汽轮机#3、#4轴承箱中间外露轴颈部分安装自制的专用手动盘车工具，盘车至运行规程规定温度以下。盘车装置和#1轴承（椭圆瓦）解体后发现：1）滑动件位于右止点位置（脱开位置）；2）棘爪全部断裂脱落；3）棘齿对应于棘爪的接触位置有较深的挤压痕迹；4）#1轴承下瓦磨损严重；5）#1轴承静态标高异常；轴承基圆尺寸在垂直方向上高0.42mm静态标高比设计值高出0.67mm盘车装置与转子对中，偏差值为0.43mm4、盘车装置机械传动部分故障原因分析由SSS68T型盘车装置工作原理可知：棘爪的作用是使滑动件向工作位置移动，滑动件内齿轮与转子上外齿轮啮合。但通过盘车装置解体后棘爪对棘齿的挤压痕迹及盘车装置与转子对中情况看，棘爪承担了本由外齿轮承担的盘车工作转矩，产生此种情况的原因是内齿轮与外齿轮的不对中、不能正确啮合，阻止了滑动件向工作位置移动。因此，必须对高压转子外伸轴径向位置改变，所引起的内齿轮与外齿轮不对中导致棘爪损坏原因进行分析。4.1#1轴承热态磨损大型汽轮机组多数采用柔性转子，柔性转子因自身重量会产生自然挠曲；在汽轮机转子连接过程中，为了满足对中、通流部分轴向间隙、转子扬度、各轴承负荷分配等技术要求，制造厂对各轴承标高做出了规定。该型机组#1轴承静态标高设计值h=3.54mm,#1轴承静态标高实测值hs=4.21mm,由于#1轴承下瓦磨损值h=0.42mm,则其原安装始静态标高值hy=hs+h；hy=4.63mm;#1轴承原始静载荷Fy可表示为：式中F为#1轴承设计静载荷，F=29.3kN；K为#1轴承每升高0.10mm载荷变化率，K=+4.83%2；由于#1轴承原始静载荷大于设计值，约为1.5倍；附加的静载荷在热态运行中使#1轴承油膜承载能力降低，油膜呈现较大的非线性，出现半干摩擦状态3；长期运行导致#1轴承合金磨损，使高压转子外伸端部轴径向位置改变，这与解体后#1轴承下瓦磨损情况相吻合。4.2盘车装置与转子原始对中情况不良离合器内滑动件的内齿轮与固定在高压转子外伸轴上的外齿轮为渐开线直齿圆柱齿轮传动副。内齿轮齿根圆df=180.80mm,外齿轮齿顶圆da=179.00mm;按设计要求对中时，其底部齿顶间隙#1轴承下瓦磨损量h=0.42mm，显然,盘车装置与转子原始安装中心值:转子比设计值低0.22mm，当#1轴承下瓦磨损量达到0.42mm时，内齿轮与外齿轮出现不对中;当滑动件向工作位置移动时，内齿轮与外齿轮无法正确啮合。4.3棘爪受弯曲应力断裂在该型盘车装置中，棘爪的作用是