大功率SSS 離合器故障分析及其靜態調試的方法和意義

賀晨， 謝明江

（東方電氣集團東方汽輪機有限公司， 四川德陽， 618000）

0 引言

SSS 離合器是一種自動嚙合脫開的旋轉機械設備， 當輸入端轉速趨向于超過輸出端時， 離合器自動嚙合并傳遞功率； 當輸入端轉速低于輸出端時， 離合器自動脫開。 在熱電聯產的機組中廣泛應用， 主要是為了提高機組在冬季的供熱能力。當離合器脫開時， 輸入軸不再傳遞扭矩， 最大限度將汽輪機動能轉換為熱能。 然而近幾年國內某些電廠， 在離合器切換時出現傳動齒磨損現象，導致電廠不能切換離合器， 大大降低了電廠的供熱量， 所以對離合器的研究是非常有意義的。

1 離合器的鎖定與解鎖

在對離合器靜態調試及故障說明前， 先對鎖定與解鎖這項功能做一簡單說明。

1.1 離合器的鎖定控制

鎖定 （見圖1） 控制的目的是允許離合器將轉矩從輸出傳遞到輸入。 正常情況下不需要鎖定裝置， 當輸出端扭矩大于輸入端時， 則離合器會處于脫開位置。 但當離合器嚙合時， 并依靠軸承箱上的伺服控制裝置將離合器鎖定， 在此狀態下允許離合器將轉矩從輸出傳遞到輸入位置。

圖1 離合器鎖定示意圖

1.2 離合器的解鎖控制

當離合器準備脫開時， 需要利用伺服控制裝置簡單的對鎖齒進行分離， 見圖2。 然后離合器才具備脫開條件， 此后離合器按照正常脫開動作，依靠轉速差實現自動分離。

圖2 離合器解鎖示意圖

2 SSS 離合器靜態調試

2.1 目的和意義

離合器的靜態調試是在機組停機時對離合器單體進行的調試， 是為了驗證離合器可以正常的脫開和嚙合， 并驗證嚙合與脫開的反饋開關是否正常。

在機組首次啟動前進行靜態試驗有以下幾點好處：

首先， 可以確認SSS 離合器解鎖、 鎖定電磁閥是否按照要求接線， 因為該電磁閥通常是三位四通電磁閥， 解鎖與鎖定位置有可能會接反， 造成啟動時SSS 離合器可能在解鎖位置， 導致不能正常啟動。

其二， 解鎖、 與鎖定的油路， 相對比較復雜，有可能會出現油管路安裝有誤的現象。

其三， 由于新機項目建設周期較長， SSS 離合器長時間在沒有潤滑油的情況下保持嚙合狀態，可能會導致正常切換的過程卡澀。 所以， 在基建過程中進行靜態切換是非常有必要的。

2.2 SSS 離合器靜態調試的流程

2.2.1 準備工作

（1）將中間軸承箱打開。

（2）啟動汽機潤滑油、 密封油。 在此階段油沖洗已結束， 需要對中間軸承箱做一系列保護措施，防止潤滑油大量飛濺或有異物掉入軸承箱內。

（3）準備吊車在高中壓側進行人工盤車。

（4）在高中壓轉子側， 用百分表監測高中壓轉子上揚情況。

2.2.2 調試過程

（1）啟動盤車， 保證SSS 離合器在嚙合且鎖定狀態 （初始狀態）。

（2）停盤車，在畫面上選擇解鎖按鈕，確認SSS離合器的鎖定環是否可以在伺服裝置帶動下向解鎖方向進行滑動， 且畫面上鎖定及嚙合信號消失，盤動高中壓轉子， 如低壓轉子不動， 解鎖試驗完成。 該過程驗證解鎖電磁閥無誤， 且解鎖反饋信號正常。

（3）停盤車， 畫面上選擇鎖定按鈕， 確認SSS離合器的鎖定環是否可以在伺服裝置帶動下向鎖定方向滑動， 且鎖定反饋信號出現。 該過程又驗證了鎖定電磁閥無誤， 且鎖定反饋信號正常。

（4）啟動低速盤車。 觀察高中壓轉子是否跟隨轉動。 停盤車， 用吊車盤動高中壓轉子， 發現低壓轉子不脫開， 鎖定試驗完成。

3 SSS 離合器運行故障分析

3.1 問題描述

某項目采用繼動型SSS 離合器， 供熱期間，供熱需求大時， 需要切除低壓轉子增加供熱量。機組布置形式見圖3。

圖3 機組布置示意圖

但在一次背壓運行過程中， 發現低壓轉子轉速異常上升， 且伴隨離合器回油溫度超過報警值≥85 ℃） 的情況。 電廠運行人員迅速將離合器切換至嚙合狀態， 回油溫度變為正常， 見圖4。

圖4 離合器回油溫度上升

此后， 現場再次進行離合器切換試驗， 低壓轉子惰走時間有提高的趨勢， 同時離合器排油溫度迅速上升， 轉子降速曲線上出現拐點。 最終由于回油溫度過高， 無法繼續切換， 見圖5。

圖5 離合器無法正常切換

3.2 離合器解體檢查

現場對SSS 離合器進行解體檢查。 在拆除輸出端后對主滑移件主齒進行檢查， 發現離合器傳動齒有明顯的磨損現象。

圖6 離合器易磨損位置

3.3 原因分析

該款離合器帶有伺服控制裝置， 而且安裝位置要求嚴格。 如果伺服機構沒有在正確的位置上，或者沒有按要求使用定位銷， 會導致SSS 脫開后鎖定環與伺服控制裝置的滑塊接觸并受力。 在背壓運行時鎖定環與滑塊產生的摩擦力會按照圖7的方向傳遞到主滑移組件， 使主滑移組件在背壓運行時受力并向輸入端移動， 長期如此會導致離合器的主傳動齒相互接觸。

圖7 鎖定裝置與離合器接觸

該款離合器在國內多次出現磨損。 后經過驗證， 將伺服控制裝置的安裝調整正確并按使用定位銷后， 尚未出現新的磨損。

4 處理建議

根據以上原因分析， 提出以下3 點建議：

（1）基建安裝時， 要特別注意離合器伺服裝置的安裝、 定位是否完全符合設計要求。 不同型號離合器， 其伺服裝置的安裝要求完全不同， 安裝單位不能只將注意力集中在離合器本體， 而忽略了與離合器相關的其他設備；

（2）做好靜態調試， 在啟動前進行靜態調試，可以在一定程度上驗證伺服裝置的安裝是否正確；

（3）考慮使用不帶鎖定裝置的離合器， 在功能上不帶鎖定裝置的離合器是可以滿足熱電聯產需求的。 區別在于該離合器在啟動或者停機過程中，高中壓轉子和低壓轉子無法保持同步。 故使用時充分考慮機組的實際運行工況， 如果機組是日啟停的， 則不建議該方案， 如果為連運機組則可以采用不帶鎖定裝置的離合器。

5 結語

SSS 離合器是一種可靠的機械裝置， 且該款帶鎖定裝置的340T 在國內已有數十臺。 在熱電聯產機組中使用， 可以提高機組熱電比， 具備良好的應用前景。 本文分析了離合器在使用過程中的故障并提供了解決方案， 在一定程度上打消了用戶疑慮。 此外， 建議用戶在有條件的情況下對離合器進行靜態調試，可以大大降低離合器的故障率。