东汽齿轮盘车装置自动投入逻辑优化

魏江

（大唐电科院西北分公司，西安 710065）

0 引言

盘车装置是用于汽轮机组启动时运行，带动转子低速旋转以便消除转子原始挠度，或在停机后盘动转子旋转，保持转子均匀冷却，减小转子变形的可能。机组启动前盘动转子，可以通过盘车电流和转子偏心来确认汽轮机转子弯曲情况，如动静部分是否存在碰磨现象，主轴挠度是否满足机组启动要求与上一次相比是否有大的偏差等。

汽轮机组停机转速到0后，应及时投入盘车装置，停机后使转子连续或定期转动以便消除转子的热弯曲度。盘车带动转子转动使蒸汽和内缸受到良好的搅拌，以达到各部件均匀冷却。汽缸和转子等部件由热态逐渐变为温态，其缸体下部较上部冷却速度快，转子由于上下温差而向上弯曲，进而产生拱背效应，弯曲程度会随着停机后的时间而变大。

对盘车装置的要求是：既能低速盘动转子，又能在转子转速高于盘车转速时自动脱开，并使盘车装置停止转动，保持在闭锁状态。盘车装置常规选用就地控制柜进行启停控制。

1 工作原理

东汽盘车就地控制柜提供盘车装置的常规操作功能，可实现手动或自动启停盘车。利用可编程控制器PLC进行逻辑控制。并能在“润滑油压低”开关动作或盘车电流过大情况下自动停止盘车装置。

1）启动允许信号。润滑油压正常信号闭合、汽机零转速信号闭合、DCS远程启动允许3个信号，否则将无法启动盘车装置。

2）零转速自动投入盘车功能。机组盘车运行方式选择在“自动”方式，在满足盘车启动允许条件下，只要DCS柜发出转子零转速信号到就地盘车控制柜，啮合电磁阀自动带电，使气动执行机构与汽轮机盘车齿轮自动啮合。盘车控制柜在啮合电磁阀通电一定时间后开始检测“啮合到位”信号是否到位，分两种情况：

a.如果“啮合到位”信号未到位，盘车电机将进行软启动程序，点动啮合齿轮。如果收到“啮合到位”信号，盘车电机将自动启动。延时一定时间后啮合电磁阀将自动断电。如果未收到“啮合到位”信号，盘车电机点动运行2次后第3次将强行工频启动盘车盘车。

b.任何时候按下就地控制柜“盘车停止”按钮，盘车电机将停止运转。“盘车停止”按钮在啮合到位有效的情况下是一个带闭锁功能开关，即使“盘车停止”按钮复位，由于"甩开"信号未闭合或"啮合到位"信号仍然存在，盘车电机也不会自动启动，避免发生盘车异常启动的危险事故。

2 存在问题

机组冲车后，至40 r/min左右发现盘车甩开，甩开信号灯亮。随即盘车电磁阀灯亮，盘车有自动啮合，与旋转的大轴撞击，啮合齿之间碰撞，迅速断开盘车系统电源。撞击声音消失，摆动尺在弹簧力作用下复位。

停机后打开轴承箱检查，发现啮合齿有碰撞痕迹，确认盘车摆动齿在40 r/min左右与大轴啮合齿产生碰撞。

盘车电磁阀动作逻辑如图1所示，启动允许满足的情况下，动作条件分为：1）手动方式与电磁阀动作；2）自动方式与零检测脉冲，零检测脉冲信号由DCS送至。

失电条件为：1）Q8.1盘车接触器动作；2）停盘车指令；3）润滑油压非正常。

上述故障发生在自动方式下，DCS零转速检测脉冲信号有一个转速模拟量信号经过判断块送出，转速大于10 r/min发0，转速小于10 r/min发1。事故发生后，检查DCS系统，发现此模拟量转速信号在2.5 r/min左右。盘车运行期间，电磁阀不带电。盘车甩开信号到位后，盘车接触器Q8.1失电，判断块送0至盘车PLC。启动允许满足的情况下，导致电磁阀再次带电。导致摆动齿靠向旋转的大轴，最终导致两个旋转的齿轮齿相接触，引起撞击与噪声。

揭开轴承箱检查，零转速信号支架接触位置有偏差，无法正常采集齿轮脉冲量信号。调整零转速信号角度，再次启动可以正常显示机组转速，送PLC信号正确无误，甩开信号到位后，电磁阀未带电。

图1 盘车电磁阀动作逻辑

3 逻辑寻优

盘车自动逻辑设计的初衷是避免人工干预，只要信号满足的情况下可以无条件启动盘车电机或者盘车电磁阀带电。但是自动方式有一定的安全隐患。

盘车系统的可靠性和自动方式及零转速信号有很大关系，一旦满足自动投入的任何条件，盘车都会自动启动或者电磁阀自动带电，从设计的安全上来看系统冗余度不够。

另外设计理念上有一些偏差。盘车系统不是对投入时间要求特别苛刻的系统。对自动的程度要求没有其他系统要求那么严格。

相反，很多现场的使用习惯是人工判断条件、手动啮合、手动启动电机的步骤。而且现场设备的可靠性方面往往有差别。例如如果发生电磁阀卡涩，在自动方式下，人工进行啮合，啮合信号一旦满足，盘车立即就会启动。存在人身伤害风险。

如上述事故所述，考虑安全的因素，一旦发生甩开工况，应该无条件停盘车且禁止再次启动。避免自动条件满足后再次启动导致盘车摆动齿轮与大轴齿轮发生碰撞。

3.1 改进思路

1）自动方式非全程自动，增加人工启动操作，增加人工启动指令。

2）自动只是完成启动条件判断、盘车啮合、指示灯显示功能。这些功能维持原设计。

3）甩开后需要复位，否则电磁阀无法带电。

3.2 具体内容

1）电磁阀动作逻辑和电机启动逻辑添加复位功能，一旦发生甩开或者盘车跳闸工况，需要复位才能正常带电。如图2所示，其中“复位（增加）”和“保护（增加）”项为新增逻辑内容。

2）盘车自动方式或者手动方式条件满足情况下，与上启动指令才能启动盘车电机，避免自动程序自动启动盘车电机。图3所示“盘车启动指令（增加）”为新增逻辑。

同时，盘车装置操作盘面需要增加“复位”按钮及“启动”按钮。

图2 盘车电磁阀启动逻辑（修改后）

图3 盘车电机启动逻辑（修改后）

4 结语

从调试现场反馈来看，盘车自动逻辑存在“过剩”功能，过于强调自动方式，但是设备的可靠性跟不上。往往发生非正常的“自动”工况，考虑到设备现状及安全的冗余度。建议在自动逻辑上增加人工启动功能，避免盘车异常情况下自动启动或者电磁阀异常带电。保护汽轮机组轴系的安全。

［1］ 沈勤华.自动盘车控制系统［J］.工业汽轮机，1997（3）：17-21.

［2］ 王乐勤，田艳丽，戴维平，等.大型盘车系统分析与设计［J］.现代机械，2008（1）：1-3，12.

［3］ 杨海生，李路江，刘春报，等.600 MW空冷机组润滑油、顶轴油及盘车系统的调试［J］.河北电力技术，2008（6）：3-4，14.

［4］ 高凤泉，赵立海，来庆秀.200 MW汽轮机盘车装置结构及故障诊断［J］.汽轮机技术，2004（6）：470-471.