[發明專利]同步離合器的中間件位置監測裝置

在審

• 申請號: 201710722544.2
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107387613A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 宋亞軍;黃葆華;司派友;劉雙白
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司;國家電網公司
• 主分類號: F16D66/00
• 分類號: F16D66/00;G01B7/00;G01B11/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 郭曉宇

技術領域

本申請涉及同步離合器安全監測技術領域，尤其涉及一種同步離合器的中間件位置監測裝置。

背景技術

目前，隨著西氣東輸工程的完善和國內發電機組節能環保的高要求，我國已經建設一大批“燃氣—蒸汽”聯合循環電站。在現有聯合循環電廠機組軸系中，無論是單軸布置軸系還是多軸布置中的汽輪機軸系，大部分都配置有同步離合器，軸系結構如圖1和圖2所示。

對于單軸布置軸系來講，同步離合器的設置能夠讓機組同時實現快速啟停與能源的高效利用。如圖1所示，燃氣輪機與蒸汽輪機同軸布置，在發電機與蒸汽輪機之間設置有同步離合器。在機組啟動期間，燃氣輪機轉速大于蒸汽輪機，蒸汽輪機處于脫開狀態，燃氣輪機單獨運行進行快速啟動，實現調峰功能。在燃氣輪機啟動穩定以后，再利用燃氣輪機尾氣能量產生蒸汽，推動蒸汽輪機運行，蒸汽輪機升速至3000rpm以后通過同步離合器與燃氣輪機并車進行同軸做功，實現聯合循環功能，提高能源的利用效率。

對于多軸布置中的汽輪機軸系，同步離合器的設置能夠讓機組在純凝、抽凝、背壓等方式下相互切換。如圖2所示，在蒸汽輪機的高中壓缸與低壓缸之間配置同步離合器，當低壓缸轉速低于高中壓缸時，低壓缸脫開，高中壓缸單獨運行，中壓缸排汽可以全部用來供熱，實現機組的背壓供熱功能。當低壓缸轉速高于高中壓缸時，低壓缸會通過離合器與高中壓缸嚙合，實現同軸做功，提高純凝和抽凝模式下能源的利用效率。

軸系中同步離合器的設置可以整體上提高能源的利用效率，產生了巨大的經濟效益，但是對發電機組的安全運行也帶來了諸多問題。某電廠因離合器的故障造成整個軸系無法正常運行，甚至造成運行機組的非計劃停機，帶來的損失不可估量。

目前，帶有鎖止環的離合器嚙合過程的示意圖如圖3-圖5所示(為了過程表示的清晰，離合器的棘輪棘爪結構在圖中未進行體現)。離合器主要包括主動件、從動件和用于主動件和從動件之間扭力傳導的中間件；中間件滑動設置在主動件與從動件配合而成的空腔內；中間體的外周側設置有向外側延伸的主動齒，從動件的內周側設置有向內延伸的從動齒，當中間體滑至左側與主動軸接觸時，主動齒與從動齒相互嚙合。鎖止環通常滑動設置在主動件外側，用于固定中間件；鎖止環與主動件上設置有用于控制鎖止環位移的滑道，當鎖止環位于滑道的靠近從動件一側的盡頭時，鎖止環與從動件之間留有一段空隙。

在圖3所示狀態下，離合器處于脫開狀態，主動齒與從動齒脫開，主動件與從動件在各自的狀態下轉動，離合器處于非工作狀態。此時，鎖止環與中間件和主動件同時旋轉。由于鎖止與解鎖的需求，鎖止環此時距離從動件距離非常近，導致此處沒有空間進行其他測量裝置的安裝。所以，中間件的位置是一個盲點，無論在離合器的停止或者運行狀態下，中間件的位置一直處于未知狀態。

在圖4所示狀態下，離合器處于嚙合狀態，如圖中所示，主動齒與從動齒相互嚙合，此時開始扭矩的傳遞。但是扭矩只能從主動件傳遞至從動件，鎖止環此時未鎖定。

在圖5所示狀態下，離合器處于嚙合狀態，鎖止環此時已鎖定。這種狀態下，即使主動件出現某種故障失去力矩，從動件也可以將自身力矩傳遞至主動件，使整個軸系仍處于正常轉速下，防止主動件在故障情況下脫開導致事故的發生。

對于聯合循環電廠的上述離合器來講，目前正常的監測參數僅僅有離合器本身的脫開、嚙合、鎖定三種監測信號，脫開、嚙合、鎖定三種信號僅為狀態量，無法對離合器在脫開與嚙合中的過程進行監測，如果在嚙合與脫開的過程中發生故障，那么現有監測手段無法捕捉到故障信息。比如某電廠用高中壓缸與低壓缸的轉速差判斷離合器是否已經脫開，遠方監測顯示轉速差大于50rpm，工作人員判定已經脫開。但實際上內部的滑動組件由于滑動受阻，雖然齒輪脫開，但是滑動組件并沒有脫開到預定位，最終造成了動靜齒輪碰磨，對設備造成了不可恢復的損壞。

綜上，由于監測方面的不足，導致離合器出現故障以后，不能及時發現處理，最終離合器會在運行中損壞，輕則導致設備損壞，重則在運行過程中導致機組停機，造成如無法挽回的經濟損失。

發明內容

為解決現有技術中的上述問題，本申請的一個目的在于提出一種同步離合器的中間件位置監測裝置，可以對同步離合器的中間件位置進行實時監測，及時發現異常，防止事故發生。