超临界压力机组给水泵汽轮机高速盘车技术改进

收稿日期!$%!+!$#文章编号!!#!$%$%#%!.+!+超临界压力机组给水泵汽轮机高速盘车技术改进陆锦华!广州粤能电力科技开发有限公司广东广州&!($摘要!分析了超临界压力机组汽轮机驱动给水泵盘车卡涩的原因指出提高汽轮机驱动给水泵盘车转速可有效地防止给水泵卡涩并且有良好的暖泵效果%上海汽轮机厂和杭州汽轮机厂分别采用变频调速技术和油涡轮盘车机构来提高盘车的转速介绍了这两种盘车装置的结构形式和技术特点并对实际运行出现的问题进行分析’比较从故障率和维护费的角度看油涡轮盘车机构优于变频机械盘车机构%关键词!超临界压力机组#给水泵汽轮机#盘车中图分类号!#6$(+’(!!!!!!文献标志码!UB.H$&()C.43#,&4#$L&0H=+2..8I(33&$0#,G..8-7%2B73&$.,#3F72.33&4&()-3.++73.@$&4H5O0+!)91/91+,G)89&9*+*+,-8A*@#*?)+88,F:*E*8;C*+78’$HD’$/91+,G)89$/91+,D8+,&!($7)0+1#’+43(4!#)*@*1(8+(=8@9@I0+*D@0E*+=**D;9C;I1@@0+,8=(9;*@?@00?1!;@*((9@*9+0,*0+,(9?K1@*1+1FG*D’L0(;80+*D89)1)0,)!(;**DI1@@0+,?1+;@8*?9@I0+*D@0E*+=**D;9C;=@8C,*0+,(@9?K$1+DA1@C9;)*;9C;*==*?0E*F’B@*J9*+?F?8+@8*?)+0J9*1+D800C;**@I1@@0+,,*1@1@*9(*D@*(;*?0E*F0+M)1+,)10M*1C#9@I0+*N8@K(1+D31+,G)89M*1C#9@I0+*N8@K(8@10(*)*I1@@0+,(;**D’#)*?8+=0,9@108+1+D*?)+0?1=*19@*(8=)*A8I1@@0+,,*1@(1@*D*(?@0I*D’5;8+1+1F(0(1+D?8C;1@0(8+8=)*;@8I*C(0+;@1?0?18;*@108+$00(?8+?9D*D)1)*800C;**@I1@@0+,,*1@0((9;*@08@8)*=@*J9*+?F?8+@8C*?)1+0?1I1@@0+,,*1@0+*@C(8==19@1*1+DC10+*+1+?*?8((’?.*#38+!(9;*@?@00?1!;@*((9@*9+0%=**D;9C;9@I0+*%I1@@0+,!!目前$大型火电机组越来越多地采用先进的’高参数的超临界或超超临界技术$随着机组主蒸汽参数的提高$对锅炉给水泵的性能要求也相应提高&相对电动机驱动$汽轮机驱动以下简称汽动#给水泵具有输出功率大和节约厂用电等优点$成为当前机组设备配置设计中无可替代的选择&采用汽动给水泵驱动汽轮机必须避免在启动’停机过程中或停机之后进行$其转子各部分因受热或冷却不均而产生的热弯曲变形$影响汽轮机的启动’停机$热弯曲变形过大甚至会导致设备损坏&因此$汽轮机转子启动前和停机后均需要进行盘车$以便加快汽缸内热交换速度$同时减小上’下汽缸的温差$使汽轮机转子均匀受热或冷却$减少转子的热弯曲变形量&可见$盘车装置对提高给水泵汽轮机运行的安全可靠性起很大作用&!!给水泵卡涩的原因分析汽动给水泵卡涩事故时有发生$产生卡涩的原因可归纳为下列几个方面!1#系统介质存在杂质&在电厂投运初期或检修后$管道中常常会有焊渣’锈屑等相对较大的杂质$同时给水中存在很多细小的颗粒$停泵时水不流动$杂质和颗粒便沉淀到给水泵级间的动静间隙中$引起泵内动’静部分摩擦或卡涩&而泵组入口的永久滤网孔隙较大$也可能造成较大的杂质进入泵腔而导致卡涩&!第$$卷第%期广东电力Q8’$$.8’%!!$%年%月:@’9:A19:!5!;BCD;-1E!CM*;’$%!I#暖泵效果不佳&在给水泵停止运行后$泵内剩余水会逐渐冷却$由于冷热程度不同导致较冷的水沉到泵底部$而较热的水上升到泵的上部&这样$使泵体的上部与下部产生温差$产生不同的热膨胀$造成给水泵动静间隙发生变化$不利于给水泵的安全启动&在采取暖泵措施时$由于暖泵系统设计不合理$造成暖泵效果不好$使泵的上’下壳体温差大$转子产生热弯曲$从而引起给水泵动’静部分相碰而卡涩&?#泵密封环’导叶衬套和叶轮等部件选材硬度组合不合理&D#给水泵汽轮机的盘车转速低$盘车电动机功率偏小&其中$绝大部分的给水泵卡涩都是由于前两个原因导致的&$!高速盘车技术首先$根据生产厂家的要求$给水泵的最低转速应大于!@,C0+才能在轴颈处建立油膜$同时泵内才能形成有效的水流$不致使给水中的杂物沉淀在泵的级间间隙中$彻底避免卡涩%其次$高速盘车可在泵中形成流速较高’流量较大的水流$比任何暖泵系统的暖泵效果更为理想&因此$为保证汽动给水泵组长期连续盘车而不发生卡涩$提高盘车转速是很有必要的&上海汽轮机厂和杭州汽轮机厂都针对给水泵卡涩而进行了提高驱动汽轮机盘车转速的技术改进&&!!上海汽轮机厂的技术改进目前$上海汽轮机厂制造的给水泵驱动汽轮机盘车装置$其机械传动原理为!由电动机驱动的摆线针轮减速器和两直齿轮辐包括安装在汽轮机轴上的盘车大齿圈#组成一个减速轮系$经二级减速后与转子上的盘车齿圈相啮合&启动盘车装置电动机后$带动齿轮随轴一起转动&当齿轮上的导齿被侧面由电磁阀控制的销子卡住时$通过齿轮内孔与齿轮轴的梯形螺纹$使齿轮产生轴向移动$当齿轮移到侧面上的两突肩与齿轮轴上两相应的突肩啮合时$就随同齿轮轴一起转动$此时齿轮与盘车齿圈完全啮合$从而拖动汽轮机转子一起旋转&当汽轮机冲转后$如汽轮机转子转速大于盘车转速$形成盘车齿圈驱动齿轮的状态$使其原啮合的两突肩自动脱离$齿轮沿齿轮轴上的梯形螺纹退出工作位置$直至齿轮上的撞杆被固定在齿轮轴上另一个端面为止$其原理如图!所示&图!!上海汽轮机厂制造的盘车装置的工作原理上海汽轮机厂在提高盘车转速的技术改进中$对盘车电动机也作了较大的修改&提高盘车转速$就要加大电动机的功率$但同时其外形尺寸也相应增大&此外$即使盘车转速处于.@,C0+$在齿轮进行啮合过程中$导齿也会发生打坏现象$如果将盘车转速提高到!@,C0+$问题就更加严重&为了解决这一矛盾$同时满足齿轮安全顺利啮合和给水泵最低转速的要求$采用变频调速器实现自动调整功能$调速范围为!!!$@,C0+$且在低转速下仍能高精度运行和高转矩输出&盘车设备控制装置采用可编程逻辑控制器;@8,@1CC1I*8,0??8+@8*@$-H7#及变频调速器技术$由核心部件-H7’变频调速器及配套电器设备组成&由-H7接收操作信号和控制条件信号$完成程序控制$并发出各种执行指令及指示信号$盘车电动机由变频调速器驱动$变频调速器则根据-H7指令$实现对电动机的变速控制&首先控制盘车电动机低转速输出$驱动盘车齿轮顺利啮合$啮合完成后逐步提高电动机的输出转速$使盘车转速达到!@,C0+$从而能更好地满足盘车工作的实际需要&这一技术改进的优点是!盘车力矩可以设计得适当大一些$轴承不需要高压油顶轴装置%有别于传统轴向啮合的电动盘车$冲转停盘后齿轮完全脱开$不会发生机械碰撞%可以实现自动控制&其缺点是需汽轮机完全停机后才能投入盘车&在多个电厂推广应用中$改进后的高速盘车控制部分$其自动切换功能的可靠性不太理想&主要问题有!1#控制齿轮啮合到位和退出啮合的触点信号..广东电力第$$卷!不可靠%I#电磁阀’机械部件动作不灵活和卡涩$出现定位销进退不到位而导致损坏%?#由于各部件加工精度与原设计模型存在差异$啮合和退出时间与-H7所预设的时间有一定差距&安装调试期间在现场做了许多次试验$多次出现损坏触点销子和定位销子的情况$经调整触点位置和程序时间后$盘车投退顺利稳妥&改进后的盘车装置完全能适应给水泵的高速盘车要求$为电厂的经济’安全可靠运行创造了条件&但由于部件较多$设计复杂$部件加工精度差别及安装工艺的差异$在机组投产前和检修后需要现场进行大量的试验和调整$特别是给检修工期带来很大的压力$同时维护成本较高&&!杭州汽轮机厂的技术改进杭州汽轮机厂则采用独特的油涡轮盘车机构&油涡轮盘车机构主要由动轮和喷嘴环组成$是一个以压力油为工作介质的单级油透平$如图$所示&喷嘴环用螺栓紧固在后轴承座的下部$通常动轮套在转子上$也有将输出轴半联轴器与转子作为整锻件$动轮采用两半剖分结构$动轮从径向插入转子凸缘的槽道中$在轴向用锥销将动轮和转子固紧$由主油泵或单独的盘车油泵输出的压力油从轴承座侧面供入$经内接管进入喷嘴环$从喷嘴中高速喷射的压力油冲击动轮叶片做功$使转子旋转&同时增加顶轴装置$以减小静止启动的盘车力矩$使转速可达&!$@,C0+&油涡轮盘车的最低转速需满足轴承建立油膜的要求$与轴承的形式’轴承平均压力和润滑油运动粘度有关%在阻力矩一定的情况下$最高盘车转速取决于进入喷嘴组压力及流量&盘车油在做功后从后轴承座回油管流出&由于盘车机构与转子不发生接触$所以泵组停机时即使转子未停定$就可以开始盘车$同样启动时$也可以在冲转后停盘车&油涡轮盘车的投入和退出可由盘车压力油管上的电动阀门或盘车控制装置来操纵&通过调整控制阀的限位改变阀的开度$相应改变盘车动力油的流量$从而调节盘车转速&油涡轮盘车装置的优点!无机械啮合部件$无论投入或退出都不会发生机械碰撞$使用安全%高压油可以由电磁阀控制$实现自动控制&其不足是!车力矩小$盘车时$由于转子的静摩擦阻力大$轴承必须配备高压油顶轴装置以减小摩擦阻力&当然$停车盘车时$在转子转速低于盘车转速前就可以投入盘车$此时无需投入顶轴装置&图!油涡轮盘车机构显然$油涡轮盘车机构采用润滑油作为介质来驱动$结构较为简单$在多个电厂应用中表现出很好的安全性和稳定性&其缺点是当润滑油系统杂质较多时易堵塞油管和电磁阀$特别是新机组调试初期和检修后$必须严格控制油质$加强油质净化和清理&+!结束语以提高盘车转速来解决给水泵卡涩问题$上海汽轮机厂和杭州汽轮机厂所采取的技术改进都十分成功$有效地防止了给水泵卡涩事故$同时也有很好的暖泵作用&从运行情况看$在故障率和维护费方面$油涡轮盘车机构优于变频机械盘车机构&参考文献!(!)沙曾’锅炉给水泵汽轮机高速盘车装置的设计(O)’浙江电力$!%%)$#!!(*!%’M3%2*+,!W0+’:*(0,+8=30,)!(;**DU1@@0+,/*1@8=U80*@B**D-9C;#9@I0+*(O)’2)*T01+,’*?@0?-8A*@$!%%)$#!!(!!%’($)柳平$仇前峰’汽动给水泵组连续盘车时存在的问题及改进措施(O)’发电设备$$($$(#!.&*.)’HL5-0+,$VL5V01+!=*+,’-@8I*C(’+?89+*@*DA0)78+0+989(U1@@0+,M*1C:@0E*+B**D-9C;M*(1+DN1F(8=LC;@8E*C*+(O)’-8A*@’J90;C*+$$($$(#!.&*.)’!!作者简介!陆锦华!!%#)*$男广东江门人%热能动力工程师工学学士主要从事发电机组调试及测试工作%’!C10&;98!9!(+’?8C%&.!第%期陆锦华!超临界压力机组给水泵汽轮机高速盘车技术改进