在供热型汽轮机中,为使机组在冬季供热条件下能够为热网提供更多的能量,同时在其他季节有较高的发电量,在汽轮机的高中压缸和低压缸之间安装sss离合器是很好的选择。sss(synchro-self-shifting,同步-自动-移位）离合器是同步自换挡离合器的简称,目前被广泛应用于单轴共用发电机的电厂设备连接中,可根据需要将汽轮机低压缸与高中压缸转子自动进行连接,或将两者自动脱开。
天津陈塘庄热电厂"煤改气"搬迁工程建设了两套联合循环机组,其汽轮机采用再热、双缸(高中压合缸）双排汽、可背压、可抽汽、可纯凝运行蒸汽轮机。本工程设计汽轮机采用"二拖一"背压运行＋sss离合器的供热方案,尽最大可能提高供热能力,冬季按照背压模式运行,将中压缸的排汽全部用于对外供热,非采暖期按照凝汽模式运行,使汽轮机供热量达到最大化。本文主要对其安装工艺流程进行简单总结。
1sss离合器的工作原理
sss离合器是一种通过棘轮棘爪定位、齿轮传递功率的离合器,其构成主要包括4个组件,如图1所示:输入组件:继动螺旋滑动组件:主螺旋滑动组件:输出组件。输入组件与汽轮机低压转子连接:输出组件与汽轮机高中压转子连接:滑动组件是离合器内部的滑动部分,能够轴向双向滑移,从而实现离合器的啮合及脱开,无需借助人工或其他辅助动力设备即可完全自动地实现汽轮机低压缸工作的投入及脱离。这就好比将螺母拧到螺栓上,如果螺栓随螺母自由旋转,螺母也会随螺栓旋转。如果在螺栓持续旋转时阻止螺母旋转,则螺母将沿螺栓做直线运动。同时离合器还配有两个液压操作伺服装置,能将离合器移至"锁定"状态,防止在离合器输入速度比输出速度相对慢时离合器自动脱开。其中一个伺服装置装有开关,可用电缆连接至主装置控制中心。离合器的润滑油从汽轮机的润滑油系统分别供给输入端和输出端。
2sss离合器的应用
天津陈塘庄热电厂"煤改气"搬迁项目中,sss离合器安装于低压缸与高中压缸之间的轴承座内,如图2所示,使高中压缸与低压缸运行无牵连,电厂集控可根据负荷调整、采暖需求,调整低压缸投入或者解列:通过sss离合器的啮合和脱开,本工程汽轮发电机组有3种运行模式:模式I背压运行:模式Ⅱ纯凝运行:模式Ⅲ抽凝运行。
在纯凝工况或抽凝工况下,sss离合器啮合,汽轮机高中、低压缸一起运行,驱动发电机发电,这时可以保证汽轮发电机有较高的发电效率:为使机组供热最大化,即汽轮机背压运行,sss离合器脱开,汽轮机高中压转子和低压转子脱开,此时只有高中压转子单独驱动发电机发电,汽轮机中压缸排汽通过供热阀门系统全部用于热网供热,使供热量达到最大化,这时低压缸不出力做功。
3sss离合器的安装工艺
sss离合器安装实物图如图3所示。
(1）将中间轴与高中压转子连接,同时低压转子及高中压转子调整到K值位置,装上临时推力块限制转子移动,用专用找中百分表及内径千分尺测量两靠背轮端面的径向及轴向位置,确保低压转子和中间轴联轴器端面具有正确的分隔距离,同心并相互平行。(2）将离合器水平吊起,调整离合器,使输入部件靠近低压转子靠背轮,然后缓慢将其放下。(3）转动低压转子,使两个靠背轮上标有编号的螺栓孔对齐,安装螺栓并将其均匀拧紧,在连接靠背轮定位套管前,应在相对位置装入两个定位销,以保证正确的旋转和同心条件。拧紧所有螺栓后,安装其余的定位销,并将其拧紧。(4）转动高中压转子,使两个靠背轮上的螺栓孔对齐。将支撑环中分面上6个螺栓松开半圈左右。在两个拉紧螺栓上抹少许润滑脂,并将其通过高中压转子靠背轮插入输出离合器环的两个相对位置。将螺栓均匀拧紧,将输出离合器环端正地拉向输出端转子靠背轮。如出现拉紧螺栓变紧(可能主离合器齿未对齐,不能内部啮合）情况,则略微拧紧顶起螺栓,撬动离合器输出部分,使其相对于离合器输入部分稍微转动一下,将两者对齐,此时拉紧螺栓应松开,然后继续拉拢两靠背轮。(5）在连接靠背轮定位套管前,应在相对位置插入至少两个定位销,以保证正确的旋转和同心状态。拧紧所有螺栓后,安装其余的定位销,并将其拧紧,完毕后拆除起吊环。(6）离合器的脱开及啮合程序:离合器在刚安装好时处于啮合状态。要让离合器脱开,应向后旋转低压转子或向前旋转高中压转子:要让离合器啮合,应向前旋转低压转子或向后旋转高中压转子。盘动时需利用滑动部件上的软膜杠杆提供轴向辅助力。(7）离合器对中:脱开离合器(止锁环靠输出端）,检查离合器的输入、输出部分同心度及法兰结合面间隙。将百分表夹紧在固定于低压转子联轴器头的对准工具上,并将百分表表头置于离合器输出部件边缘表面。依次测量高中压转子顶部0●及180●位置处的对中情况,0●和180●的平均值必须在厂家设计值的0.05mm以内。(8）液压伺服装置安装:安装前,确保装置处于锁止位置,在两个伺服装置最终定位时,锁止套上的工作环与每个伺服装置上的滑块之间的冷态设定间隙一般为(0.1590.02）mm,测量此间隙时低压转子推力盘贴死工作面,以吸收低压推力轴承的轴向间隙。
4离合器常见故障
汽轮机在使用sss离合器的过程中可能会出现以下故障:如果从动机械加速或盘车装置电机关闭后,低压转子转速却无法降至低于高中压转子转速,则表明离合器机构损坏并处于啮合位置无法脱开:如果盘车电动机无法使静止的从动机械旋转(但其自身可旋转）,或在低速时,其旋转速度不能大于从动机械,则说明棘爪和棘轮机构受损,使得离合器无法啮合。以上故障是由操作失误造成的,尤其是操作期间缺乏润滑油(润滑油压力要求在0.3MPp以上,以免滑块部件过热）或未对准,均需立即停止机组运行加以处理,以防问题扩大。
5结语
sss离合器在发电厂的实际应用符合国家节能环保的政策要求,在热负荷大且稳定的情况下可为发电企业带来较大效益。本文根据笔者基建现场安装、调试经历,结合厂家安装使用说明书,主要对sss离合器的安装流程进行了阐述,未来将有更多的供热型机组推广应用sss离合器。
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