主盘车脱开不到位原因分析及处理措施

刘高+++李斯亮+++骆真荣

摘要：主盘车装置主要用于机组启动前及停机后带动轴系旋转的驱动装置。主盘车的主要作用是：检查动静摩擦；避免因阀门漏气、汽封送气及汽缸自然冷却等因素造成的温差使转子弯曲；较长时间连续盘车可以消除转子非永久性弯曲。本文描述主盘车主盘车脱开不到位的故障现象，指出排气不畅这一原因；并提供在解决排气不畅中，主盘车重要参数的调整方向，同时，在参数调整无法满足实际运行要求时，提供最终设备改进方案。

关键词：主盘车；脱开；排气

0 引言

主盘车装置用于启动和停机时驱动汽机发电机组轴系。主盘车装置是以电动机为动力，经过液力挠性联轴器和蜗杆减速器传递扭矩到离合器的小齿轮，小齿轮与汽轮发电机组轴系前端主盘车大齿轮啮合，进入盘车状态。该小齿轮沿轴向移动与汽轮发电机组转子大齿轮啮合或脱开，使主盘车装置投入或脱离盘车。当转子转速超过小齿轮转速时或在主控室选择停运盘车后，盘车装置会自动脱开。主盘车脱开不到位将直接影响到盘车的投用以及在汽轮发电机组在升速过程中，潜在的主盘车相位齿轮与汽轮发电机组转子大齿轮打齿风险。

1 故障现象描述

1.1 设备功能描述

主盘车为电液操纵低速自动盘车装置，轴向切入，对机组冲击小，具备液压驱动投入和自动甩开功能，能满足机组启停自动化要求。该装置由减速离合器、电机、液压联轴器组成[1]。减速离合器的润滑油及动力油都来自机组润滑油系统，装在前箱内。盘车电机在前箱左侧（从机头看），通过电机支座固定在前箱底板上减速离合器与电机之间通过液压联轴器相连[2]。离合器上有两个油接口，连接润滑油及动力油电磁阀。

减速离合器是主盘车装置的主体，也是体现主盘车装置基本功能最核心的部件。减速离合器小齿轮内带螺旋滑道，在主盘车电机停转，且不提供动力油时，可以手动转动小齿轮。小齿轮在外径带螺旋滑道的盘车轴上轴向移动。小齿轮在正常工作时，需要动力油提供支持。动力油作用于小齿轮前端的啮合腔室，提供啮合过程的初始推动力。持续供给的低油压，进入小齿轮内部，保证小齿轮与盘车轴间的润滑，并确保小齿轮定相齿轮与高速的大齿轮之间端部不会接触。脱开和啮合位置探测器提供小齿轮位置状态，是主盘车装置安全工作的重要标志。

主盘车啮合过程可分为三个阶段：啮合开始、滑道移动和完全啮合。

第一阶段，啮合开始阶段。当小齿轮处于脱开位时，小齿轮与盘车轴处于分离状态，小齿轮不随盘车轴旋转。当减速离合器接到啮合命令时，动力油作用于啮合腔室，小齿轮轴向移动一小段距离，小齿轮螺旋滑道与盘车轴螺旋滑道接触。

第二阶段，滑道移动阶段。小齿轮螺旋滑道与盘车轴螺旋滑道接触后，匹配的螺旋滑道会在速度差的作用下啮合，小齿轮在动力油及盘车轴的驱动下，沿轴向靠近大齿轮，直到小齒轮的相位齿轮与大齿轮接触。

第三阶段，完全啮合阶段。相位齿轮与大齿轮接触后，由于速度差，小齿轮在盘车轴的驱动下迅速与大齿轮啮合，并触发啮合位置探测器动作。

主盘车脱开过程与啮合过程相反，也可分为三个阶段：脱离啮合、滑道移动和安全脱开。从现象上来看，脱开过程与啮合过程对应阶段完全是倒序过程。唯一的区别在于，安全脱开与动力油作用过程，动力不同。安全脱开过程中，小齿轮受转速不一致产生的机械力将小齿轮甩出，借助滑动惯性，将啮合腔室的空气从动力油电磁阀排走；而动力油的动力来自润滑油油压，即外力作用。

1.2 脱开不到位现象

某机组在安装完成后，一直脱开不到位，即小齿轮端部未能完全进入啮合腔室，造成小齿轮与啮合腔室之间存在较大缝隙，同时，脱开位置探测器未正常动作，此状态下转子大齿轮与相位齿轮之间距离不在安全范围内——冷态转子大齿轮与相位齿轮之间距离为27.2mm（安全距离要求23mm），而本机组现场主盘车停运小齿轮自动脱离啮合后，由于无法正常停留在脱开位置，汽轮发电机组转子大齿轮与相位齿轮之间距离仅0.6mm。

2 原因分析

根据多次动作现象，初步认为主盘车脱开不到位原因为：主盘车在脱开过程中，啮合腔室到电磁阀管道中有残气，无法完全排除，即啮合腔室排气不够顺畅。为了定位排气不畅的环节，进行多次试验，确认减速离合器各部分弯管、油气通道以及阀门部件对排气的影响。事实证明，排气路线中软管的弯折和排气电磁阀是影响主盘车脱开不到位的主要原因。

3 处理措施

在参考多个相同机型最终的主盘车零部件参数后，制定了4项调整：1、对工艺孔进行封堵；2、对持续进油管进行扩孔；3、增大啮合腔室的孔径；4、增加啮合腔室快速排气阀。

3.1 对工艺孔进行封堵

封堵一个工艺孔。小齿轮靠近啮合腔室端部的柱面上有两个工艺孔。一般情况下，工艺孔全开，保证啮合过程中持续供油排放通畅。由于，持续供油在脱开过程中也需要通过工艺孔进行过量油的排放，这些过量油的排放会对小齿轮端部柱面进入啮合腔室造成阻碍。

3.2对持续进油管进行扩孔

根据本厂其他同型号机组大修经验反馈，主盘车润滑油持续进油管节流孔板设计孔径14mm，现场为12mm。现场测量显示本台机组的主盘车持续进油管节流孔板也为12mm，随后对孔板进行扩孔。增加持续进油管节流孔板孔径，可以提高持续供油油压，以便增加主盘车在脱开过程中的机械力。

3.3增大啮合腔室的孔径

小齿轮端部柱面与啮合腔室的间隙直接影响，小齿轮端部柱面进入啮合腔室的阻力。环形孔径越大，形成的油膜阻力越小。现场在啮合腔室的间隙处添加0.05mm垫片，增大啮合腔室的孔径，减少脱开到位的阻力。

3.4增加啮合腔室快速排气阀

排气不畅的主要问题在于，电磁阀在该排气过程需带压开启，且该路径管线较长，阻力较大。在啮合腔室增加快速排气阀，啮合腔室气体直接拍向前箱。快速排气阀作为中间媒介，未改变原设备控制逻辑。

4 结论

主盘车的安装调试贯穿汽轮发电机组的整个安装工期，是汽轮机试运行的重要制约。参数调整及设备磨合，使主盘车脱开啮合正常，能有效降低主盘车异常运行的频次，是保证汽轮机安全运行的保障。

参考文献：

[1] 陶功新， 设备运行维护手册主盘车装置[M]. 四川： 东方电气集团东方电机有限公司， 2012.

[2] 邱健， 前轴承箱润滑油装置[M]. 四川： 东方电气集团东方电机有限公司， 2012.

作者简介：

刘高（1989—），湖北，男，助理工程师，大学本科，水利水电工程，主要从事核电厂常规岛及BOP系统调试工作。

李斯亮（1990—），重庆，男，助理工程师，大学本科，核工程与核技术，主要从事核电厂常规岛及BOP系统调试工作。

骆真荣（1989—），广西，男，助理工程师，大学本科，热能与动力工程，主要从事核电厂生产准备及运行工作。