汽轮机盘车装置甩开转子自转现象浅析

吴晓锋丘伟伟

摘要：60MW联合循环凝汽式汽轮组在盘车时，自动甩开盘车装置后转子出现了自转现象，本文分析了汽轮机盘车装置甩开转子自转的原因和原理，并提出了解决转子处置故障的措施。

关键词：汽轮机；盘车装置；甩开；转子自转

1前言

某60MW联合循环凝汽式汽轮机在投产前进行锅炉冲管操作，在汽轮机装置里加入盘车装置，盘车在运行时被自动甩开，转子继续自转。汽轮机在盘车时转子自动甩开并自转，对此故障进行诊断，通过对汽、汽、水、油等进行逐一排查，最后查明产生故障的原因是顶轴油压太高，调整汽轮机轴瓦的供油压力后，转子自转故障得以排除。

先讲一下汽轮机盘车装置的工作原理。汽轮机冲动转子前或停机后，汽缸内的蒸汽提高了上缸的温度，使上缸的温度高于下缸的温度，转子受热或冷却不均匀，产生了弯曲。在汽轮机冲转前或停机后，要让转子持续一段时间的匀速转动，保证无匀受热或冷却。汽轮机的盘车装置可以消除转子因受热是生的弯曲变形，可以减少上缸和下缸的温差，减少冲转力矩，在汽轮机启动前也可以检查汽轮机是否有摩擦以及波风水门系统的工作情况。

汽轮机转子的作用是将各级动叶栅得到的机械能进行集聚，并将机械能合力传送给发电机。转子分为轮式转子和鼓式转子，其中冲动式的汽轮机用的转子是轮式转子，，轮式转子分为整锻转子、套装转子、组合转子和焊接转子四种，反动式的汽轮机用的转子是鼓式转子。转子上的主要部件有叶轮、联轴器。

汽轮机转子不仅会自转，也会公转，公转又称为转子涡动。其中转子涡动指的是转子在轴承中转动，轴颈转着中心产生了高速旋转，轴颈本身沿着平衡位置转动产生涡旋。如果轴颈产生涡动，转子围绕着平衡位置涡旋，转子产生离心力，离心力加大轴颈在轴承中的位移，失去了轴颈的涡动，形成了油膜振荡。自转指的是因为汽轮机运行的故障，在外力作用消除之后转子还在不停的转动的现象，

2设备状况

该60MW汽轮机为联合循环凝汽式汽轮机，其特征为单轴、双缸双排汽，转子为逆时针旋转方向。汽轮机发电机组的轴系采用可倾瓦轴承、椭圆轴承，部分轴承的底部设置了顶轴油装置。汽轮机的盘车装置为啮入式自动低速盘车，为电液操纵舞团齿轮方向，盘车装置安装在发电机和低压缸之间的轴承座上，包括交流电、齿轮、摆动壳、曲柄、连杆、行程开关等，齿轮驱动通过无声链条的传动，齿轮箱中的摆轮与联轴器上的齿轮盘相吻合。

3盘车甩开前后的机组运行状况

3.1盘车甩开前汽轮机组的运行状况

汽轮机组在投产前，要保证冲管工作的顺利进行，在对汽轮机进行吹管操作时，汽轮机盘车要正常投产，连续运行，在汽机侧投入的系统设备包括凝结水系统、电动给水泵、润滑油系统、顶轴油系统、真空系统、轴封系统等。

3.2汽轮机盘车甩开转子的自转过程

主机的盘车装置要投产运行一段时间，如果监管人员发现操作界面上显示盘车的运行状态消失，运行人员要马上进行现场检查，查到盘车的电流清零了，此时盘车电机停止运行。盘车装置在和手柄的连接处分离，转子继续运转，机头的转速表显示此时的转速。对主机润滑油系统进行检查，显示顶轴油系统运行正常，盘车开关处于常开状态，汽轮机的转子加速运动，如果转速大于盘车转速，离合齿轮会自动甩开，电机停止运行，转子继续运转。

4汽轮机组转子自转原因排查

为了弄清汽轮机转子自转的原因，检查了与汽轮机相关的管道、设备和系统的运行状态，分别从汽轮机的汽、气、水、油方面进行分析。

4.1汽轮机中进入高、中压蒸汽

采用一段法锅炉吹管方式，吹管程序如下：启动锅炉吹管蒸汽通过临时管经过联合循环锅炉到达汽机高压主汽门，经过临时管、补汽管后进入汽机补汽门，最后到达临时管，排出气体。吹管前高压主汽门、补汽门要加装吹管专用墙板，起到隔离的作用，这样做为可以防止高压蒸汽进入汽轮机，临时系统焊接完后进行水压试验，升压到5.9兆帕时进行稳压检查，如果监理人员验收合格，没有发现高压主汽门、补汽门的导汽管和疏水管发生泄漏，在吹管时也没有发现疏水管有温度异常，可以排除高压蒸汽从高压主汽门、补汽门进行汽缸转子的可能性。

4.2主机轴封供汽进入汽轮机

主机轴封系统投入运行，启动锅炉带来轴封汽源，接着供给辅助蒸汽，轴封的母管压力控制在运行规程要求的范围之内，轴端无汽泡，轴加风机投入运行，轴封汽流顺畅无异常，主机轴封供汽对转子自转未产生影响。

4.3大量空气进入汽轮机

凝汽器安装完成后进行灌水查漏试验，如果在试验中发现了漏点要做相应的补漏处理。在吹管时凝汽器的真空系统投入运行，轴封的供汽正常，2台真空泵运行时，凝汽器的真空气压为-73.5kPa，大于当地大气压值，对现场进行排查，没有发现有较大的漏点和大量的空气进入汽轮机，排除掉凝汽器真空较高前提下因大量空气进入汽轮机后，转子自转的可能性。

4.4水体进入汽轮机和凝汽器

进入汽轮机和凝汽器的管路有疏水扩容器减温水管、低压缸排汽减温水管、除盐水到凝汽器的补水管道等，如果以上管路安装位置确定，运行状态正常，则可以排除水体进入汽轮机冲刷转子自动的可能。

4.5油体进行汽轮机

汽轮机从润滑油系统获得各轴承的润滑用油，运转过程轴承产生的热量被挥发，在汽轮机盘车状态和启停低速过程中，未建立动压油膜，借助于顶轴油系统，为汽轮机轴承提供高压油，转子被抬起，轴颈和轴承之间形成了静压油膜，静压油膜可以避免在两者之产生干摩擦。在汽轮机组的轴系中，分别采用可倾瓦轴承、椭圆轴承，在轴承底部设顶轴油装置，在盘车首次启动前，要对顶轴油系统进行调整，达到轴承的供油压力，汽轮发电机的轴系抬起的状态。

排查掉所有与汽轮机相关的汽、气、水、油等管道和系统，最后怀疑使汽轮机转子甩开并自转的原因可能是轴承顶轴的压力太高，调整各承轴的供油压力和顶起高度，才消除了转子自转现象。轴承供油压力调整前后轴瓦的顶起高度为：轴承供油压力调整前顶起高度为30-40μm，顶起油压在11-16Mpa，调整后的顶起高度为20-30μm，顶起油压在12-16Mpa。

5盘车过程中顶轴油压过高使汽轮机转子自转的原理

通过分析汽轮机转子受力图得到结论：正常情况下汽轮机的转子中心与轴承中心在同一垂直面上，汽轮机转子顶轴油形成的压力等于汽轮机转子重力，汽轮机转子旋转匀速。如果顶轴油压过高，汽轮机的转子顶得就会高，油膜的厚度是不等的，于是在圆周方向上出现了压力不均匀的现象，产生了集团力，汽轮机的转子中心和轴承的中心产生水平和垂直两个方向的位移，在油压的作用力下，汽轮机转子从油压抬高的一端落向油压低的一侧，这个过程反复进行，汽轮机盘车在运行时自动甩开，汽轮机的转子连续进行自转。

6小结

本文对汽轮机组盘车装置甩开转子后自动的现象进行分析，对可能引起转子转子自转的汽、气、水、油等因素进行分析，每项每项的排查，确定了引起转子自动的原因为汽轮机顶轴油供油压力的调整不当所致，消除转子自转故障的措施为调整各承轴的供油压力和顶起高度。

参考文献：

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