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燃机盘车运行中存在问题探究

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《客车技术与研究》2017年第5期

摘要:我厂燃机盘车采用德国VOITH公司的BHS盘车机构,其主要功能是在燃机停运以后,使燃气轮机及发电机进入盘车状态并以低速旋转。燃机叶片形成空气流对机组进行整体的冷却,以防止转子和缸体变形(冷却空气量不足造成的“拱背”),机组进入准备下次启动的状态。但在历次停机后的离线水洗完成、SFC停运后,经常出现燃机惰走过程中盘车投入失败的情况,因此拖延了机组启动时间。本文对这个现象的各方面进行简要的研究和探讨。

关键词:盘车;流量控制阀;啮合

在正常停机过程中,盘车会连续运行24小时,以确保机组充分冷却,即“冷却盘车”。冷却盘车完成后,盘车将自动停运。此后如果机组仍未启动,盘车将会每隔6小时运行一次,使转子短时旋转一下以检查其是否可以灵活转动,此时盘车转速很低,即“间歇盘车”。燃机的启动,要求盘车转速在100rpm以上或机组在惰走中。盘车转速的设定是基于满足燃机冷却空气量和防止叶片磨损两方面要求的。出于燃机设计要求,室温下燃机叶片是较为松动地安装在转子轮盘叶槽内的。在极低速旋转时,燃机叶根会在槽内轻微晃动并发出敲击声,这会导致叶片及轮盘的磨损。在高于某一转速时,离心力会将叶片与轮盘牢靠接合,避免晃动。因此,盘车的正常运行,对燃机有极为重要的意义。

1.燃机盘车当前存在的问题

在历次的燃机水洗完毕、重新投盘车的过程中,多次出现惰走时盘车投入失败,必须等待燃机转子完全静止后才可投入,数次出现过由于盘车无法正常投入而影响机组启动。多位值班员也确认,在投产初期并未出现此种情况。盘车啮合过程涉及其机械原理和自动控制,下面我们就燃机盘车的原理和其实现过程进行分析。

2.燃机盘车原理简述

盘车装置位于压气机端轴承端,液压马达MBK22AE001连接一个齿轮,这个齿轮与摇臂自由端的驱动齿轮保持稳定啮合,一个液压缸能够推动摇臂即驱动齿轮与同时连接发电机和燃机的中间轴上的齿轮圈啮合,而弹簧可以使摇臂脱离啮合并复位。液压马达的转速由两个转速探头测得,用以确保液压缸和齿轮圈的转速良好匹配。啮合电磁阀MBV35AA001和MBV35AA002开启后,顶轴油进入液压缸驱动摇臂向内,使摇臂自由端的驱动齿轮与齿轮圈啮合。摇臂的啮合速度可以通过前述电磁阀下游的限流阀MBV35AA151调节。液压马达由关断电磁阀MBV35AA003和流量控制阀MBV35AA101控制供油。液压马达可以通过调节流量控制阀的开度实现在零转速至盘车转速间变化,对该阀的两个机械阀位限位进行设定就能设置相应的预设盘车转速。流量控制阀包含两个控制液压油流量的电磁阀,通过调整油流量实现盘车转速的调节。燃机盘车有两种投入投入方式,我们且将它们分别称作“静态啮合方式”与“动态啮合方式”。静态啮合方式。在燃机转子静止时,液压马达关断电磁阀在关闭状态,两个啮合电磁阀先行开启,推动摇臂与中间轴齿轮圈啮合。此时关断电磁阀将开启,同时流量控制阀逐渐开启到预设阀位,燃机进入盘车状态。动态啮合方式。在燃机转子惰走过程中,如果其转速降至盘车预设转速以下或低于盘车马达转速而无法直接啮合时,流量控制阀将会跟随燃机当前转速同步调整液压马达转速。当燃机转速与马达转速同步时,两个啮合电磁阀开启,将摇臂推动到与中间轴齿轮圈啮合位置,然后流量控制阀将逐渐开启到预设阀位,燃机进入正常盘车状态。燃机盘车的整个投入过程是程序自动完成的。在燃机转速在30rpm以上时顺控选择动态啮合方式,否则选择静态啮合方式。具体过程可参见我厂盘车顺控逻辑。

3.分析及结论

按照设计,盘车完全可以在燃机实际转速在30rpm以上时实现动态啮合。但实际情况是在惰走至大约170rpm以下时再启动盘车,盘车将啮合失败。投产初期,盘车马达转速在啮合较为平缓地上升至预设转速,此时燃机转速已经较低,则盘车马达进行了降速、跟踪,与转子转速同步后成功啮合。到投产后一段时间,盘车马达的转速上升过程成阶跃式,并且在燃机转子较低二者不匹配时,马达并不进行转速调整,导致无法同步,啮合必然失败;只有在燃机惰走转速较高时投入盘车才可成功啮合。正常停机中这个问题之所以没有显现,是因为燃机停顺控会在转速小于180rpm时立刻自动启动盘车顺控。而SFC停运时,盘车程序需要操作员在燃机转速低于240rpm时(高于240rpm投入盘车将自动保护停)手动投入。根据以上分析,可以肯定的是:目前燃机盘车功能存在缺陷,盘车马达的转速控制异常。由于个人能力和手头资料有限,且作为运行人员无法确认是热工控制信号异常还是执行器故障,在此只能建议我部门相关专业及设备部联合查找缺陷原因、及早消除隐患。

参考文献

[1]陈金炎,孙海博.某型燃气轮机组盘车刮磨问题分析[J].黑龙江科技信息,2017(3):29.

[2]王燕晋,张伟东.燃气-蒸汽联合循环机组自启停控制系统设计及调试[J].华北电力技术,2013(7):38-40.

[3]雕吉义.GE重型燃气轮机润滑油的应用问题[J].燃气轮机技术,2005(2):62-66.

作者:任帅;翟宇 单位:北京京能未来燃气热电有限公司

客车技术与研究杂志责任编辑:张雨    阅读:人次