汽轮机盘车装置及汽轮机系统的制作方法

本实用新型涉及汽轮机技术领域，具体地，涉及一种汽轮机盘车装置及包括该汽轮机盘车装置的汽轮机系统。

背景技术：

汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。目前电力生产中以汽轮机驱动发电机完成的占有很大比重。汽轮发电机组正常运行时工作在高温、高压的环境下，旋转速度一般在3000转/分钟，有些核电机组工作在1500转/分钟。汽轮机停机后，转子温度较高，而且一般汽缸上缸温度比下缸温度高，从而使转子不均匀受热或冷却，易产生弯曲变形；汽轮机冲动转子前，一般也会产生由于自重或停机等因素造成的弯曲变形。因而，在汽轮机停机后及转子冲转前，必须使转子以一定速度持续转动一定时间，完成该项功能的装置称为盘车装置。盘车装置如果不能按照要求及时投入，则有可能造成汽轮机大轴弯曲事故。目前使用的盘车装置按驱动力来源可分为电动盘车和液动盘车，其中电动型式盘车使用份额占比较大，电动盘车按其结构特点又可分为螺旋轴式、摆动齿轮式以及链轮-蜗轮蜗杆式。

现有技术的电动盘车，工作原理基本相同，盘车投入过程中都存在不能正常啮合的可能性，容易造成盘车损坏，严重者将会造成汽轮机大轴弯曲事故。以汽轮机摆动齿轮式盘车为例，在汽轮机大轴上制造出盘车齿轮，摆动齿轮即驱动汽轮机进行盘车运行的齿轮，可通过传动机构由盘车电动机传递合适的扭矩进行旋转运行。当汽轮机需要盘车时，啮合执行机构动作使摆动齿轮靠近盘车齿轮，两组齿轮正常啮合后，盘车电动机即可驱动摆动齿轮，进而带动汽轮发电机转子维持一定转速运行；当汽轮机不需要盘车时，摆动齿轮脱开盘车齿轮，盘车电动机停运。传统电动盘车在啮合过程中，理论上存在不能正常啮合的情况，即摆动齿轮和盘车齿轮齿顶部相互顶住，两组齿轮产生较大的冲击碰撞，摆动齿轮不能进入正常工作位置，甚至损坏盘车装置，严重的还会导致汽轮机大轴弯曲事故。另外，传统电动盘车由于存在啮合执行机构，所以摆动齿轮等相关部件为活动部件，机械结构较为精密和复杂。

因此，存在设计一种能够正常啮合且不存在冲击碰撞的结构简单且可靠性更高的汽轮机盘车装置的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种汽轮机盘车装置，该汽轮机盘车装置能够与盘车齿轮正常啮合且不存在冲击碰撞，结构简单且可靠性更高。

本实用新型的另一目的是提供一种汽轮机系统，该汽轮机系统包括上述的汽轮机盘车装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种汽轮机盘车装置，所述汽轮机盘车装置包括：驱动齿轮，所述驱动齿轮能够与设置在所述汽轮机机轴上的盘车齿轮啮合，所述驱动齿轮包括能够单向转动的轮齿；其中，所述轮齿的单向转动设置为：当所述驱动齿轮的转速大于所述盘车齿轮的转速时，使得所述轮齿处于啮合状态并能够与所述盘车齿轮啮合；当所述盘车齿轮的转速大于所述驱动齿轮的转速时，使得所述驱动齿轮与所述盘车齿轮接触的所述轮齿处于转动状态并单向转动。

优选地，所述驱动齿轮包括：主体部，所述主体部能够绕所述驱动齿轮的轴线转动，所述轮齿通过转轴可转动地安装在所述主体部上；限位件，所述限位件设置在所述主体部上并用于限制所述轮齿的逆向转动；和复位件，所述复位件提供使所述轮齿恢复啮合状态的偏置力。

优选地，所述复位件为设置在所述轮齿和所述转轴的装配间隙之间的第一弹性件。

优选地，所述第一弹性件为扭簧。

优选地，所述扭簧与对应的所述轮齿和对应的所述转轴均相连。

优选地，所述复位件为设置在所述轮齿的与所述限位件相对的侧面的第二弹性件。

优选地，所述第二弹性件为拉簧，所述拉簧与所述轮齿和所述主体部均相连。

优选地，所述轮齿的数量为多个，且多个所述轮齿周向等间隔地安装在所述主体部上。

优选地，所述汽轮机盘车装置包括传动机构和电动机，所述电动机通过所述传动机构驱动所述驱动齿轮。

本实用新型还提供一种汽轮机系统，所述汽轮机系统包括汽轮机和上述的汽轮机盘车装置。

在上述技术方案中，通过将驱动齿轮上的轮齿设置为单向活动，驱动齿轮与盘车齿轮能够啮合传动，当驱动齿轮的转速大于盘车齿轮的转速时，轮齿能够与盘车齿轮啮合来驱动盘车齿轮转动，当盘车齿轮的转速大于驱动齿轮的转速时，驱动齿轮与盘车齿轮接触的轮齿单向转动，从而使驱动齿轮与汽轮机机轴上的盘车齿轮啮合过程中不会发生冲击碰撞，大大提高了盘车投入的可靠性，降低了汽轮机发生大轴弯曲事故的风险，同时驱动齿轮与盘车齿轮位置相对固定，取消了啮合执行机构设计，简化了盘车装置的结构。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是现有技术的汽轮机盘车装置正常啮合的局部结构示意图；

图2是图1中的现有技术的汽轮机盘车装置不正常啮合的局部结构示意图；

图3是本实用新型优选实施方式的汽轮机盘车装置的部分结构示意图。

附图标记说明

1盘车齿轮 2驱动齿轮

21轮齿 22主体部

221转轴 23限位件

3传动机构 4电动机

5摆动齿轮 6啮合执行机构

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

现有技术的电动盘车，在盘车投入的过程中存在不能正常啮合的可能性，容易造成盘车损坏，严重者将会造成汽轮机大轴弯曲事故。以汽轮机摆动齿轮式盘车为例，如图1所示，在汽轮机大轴上制造出盘车齿轮1，驱动汽轮机进行盘车运行的摆动齿轮5可通过传动机构3由盘车电动机4传递合适的扭矩进行旋转运行。当汽轮机需要盘车时，啮合执行机构6动作使摆动齿轮5靠近盘车齿轮1，两组齿轮正常啮合后，盘车电动机4即可驱动摆动齿轮5，进而带动汽轮发电机转子维持一定转速运行；当汽轮机不需要盘车时，摆动齿轮5脱离盘车齿轮1，盘车电动机4停运。但是传统电动盘车在啮合过程中，理论上存在不能正常啮合的情况，实际生产过程中也时有发生，如图2所示，即啮合执行机构6动作后，刚好摆动齿轮5和盘车齿轮1齿顶部相互顶住，使两组齿轮产生较大的冲击碰撞，摆动齿轮5不能进入正常工作位置，甚至损坏盘车装置，严重的还会导致汽轮机大轴弯曲事故。另外，传统电动盘车由于存在啮合执行机构6，所以摆动齿轮5等相关部件为活动部件，机械结构较为精密和复杂。

基于现有技术中的摆动齿轮5和盘车齿轮1在啮合过程中可能发生冲击碰撞的问题，本实用新型提供一种能够解决上述技术问题的汽轮机盘车装置及包括该盘车装置的汽轮机系统，下文将通过具体的实施方式并结合相应的附图对该汽轮机盘车装置及汽轮机系统进行详细的描述。

如图3所示，本实用新型一方面提供一种汽轮机盘车装置，所述汽轮机盘车装置包括驱动齿轮2，所述驱动齿轮2能够与设置在所述汽轮机机轴上的盘车齿轮1啮合，所述驱动齿轮2包括能够单向转动的轮齿21，其中，所述轮齿21的单向转动设置为：当所述驱动齿轮2的转速大于所述盘车齿轮1的转速时，使得所述轮齿21处于啮合状态并能够与所述盘车齿轮1啮合；当所述盘车齿轮1的转速大于所述驱动齿轮2的转速时，使得所述驱动齿轮2与所述盘车齿轮1接触的所述轮齿21处于转动状态并单向转动。

在上述技术方案中，通过将驱动齿轮2上的轮齿21设置为单向活动，且驱动齿轮2与盘车齿轮1的位置相对固定且能够啮合传动，当驱动齿轮2的转速大于盘车齿轮1的转速时，轮齿21能够与盘车齿轮1啮合来驱动盘车齿轮1转动，当盘车齿轮1的转速大于驱动齿轮2的转速时，驱动齿轮2与盘车接触的轮齿21单向转动，当驱动齿轮2的周向方向没有全部设置轮齿21且驱动齿轮2未设置轮齿21的部分正对盘车齿轮1时，驱动齿轮2也可停止转动，此时驱动齿轮2上的轮齿21不再与盘车齿轮1接触，因此也不再做单向转动，从而使驱动齿轮2与汽轮机机轴上的盘车齿轮1在啮合过程中不会发生冲击碰撞，大大提高了盘车投入的可靠性，降低了汽轮机发生大轴弯曲事故的风险，同时取消了啮合执行机构6设计，简化了盘车装置的结构。

本申请中，驱动齿轮2的轮齿21和盘车齿轮1形成类似于棘轮的机构，仅在转速满足特殊要求(驱动齿轮2的转速大于盘车齿轮1的转速)时啮合，在不满足上述要求时不会啮合，确保轮齿21和盘车齿轮1在啮合和脱离啮合的过程中不会发生冲击碰撞。

需说明的是，啮合状态是指轮齿21处于直立状态，即轮齿21沿主体部22的径向方向延伸。

其中，使驱动齿轮2的轮齿21能够单向转动的结构有多种，优选地，所述驱动齿轮2包括主体部22、限位件23和复位件，所述主体部22能够绕所述驱动齿轮2的轴线转动，所述轮齿21通过转轴221可转动地安装在所述主体部22上，所述限位件23设置在所述主体部22上并用于限制所述轮齿21的逆向转动，所述复位件提供使所述轮齿21恢复啮合状态的偏置力。由此，当处于啮合状态时，限位件确保轮齿21保持啮合状态并与盘车齿轮1啮合；当处于转动状态时，复位件用于对轮齿21施加偏置力以在所述盘车齿轮1的转速不再大于所述驱动齿轮2的转速时使轮齿21恢复到啮合状态。

需说明的是，轮齿21的逆向转动是指与轮齿21绕转轴221的单向转动方向相反的转动。

其中，复位件的设置位置可根据主体部的大小、加工难度和制造成本灵活选择，优选地，所述复位件为设置在所述轮齿21和所述转轴221的装配间隙之间的第一弹性件。这样可减少复位件与外界污染物接触的可能性，延长复位件的使用时间。优选地，所述第一弹性件为扭簧。当所述盘车齿轮1的转速大于所述驱动齿轮2的转速时，使得所述驱动齿轮2与所述盘车齿轮1接触的所述轮齿21处于转动状态并单向转动，此时扭簧产生扭转变形，盘车齿轮1与驱动齿轮2继续转动，该轮齿21与盘车齿轮1脱离啮合时，该单向转动的轮齿21在扭簧的扭转力的作用下可恢复直立状态。

其中，扭簧在轮齿21和转轴221之间的装配能够满足预期的扭矩传递即可，为了使扭簧的安装位置可靠和轮齿21的单向转动稳定，优选地，所述扭簧与对应的所述轮齿21和对应的所述转轴221均相连。例如，可通过焊接方式相连。

其中，复位件也可选择设置在其他位置，优选地，所述复位件为设置在所述轮齿21的与所述限位件23相对的侧面的第二弹性件。具体地，限位件23可设置在轮齿21的沿其单向转动方向靠前的侧面以限制轮齿21的逆向转动，第二弹性件可设置在轮齿21的沿其单向转动方向靠后的侧面，这样便于加工制造和安装第二弹性件。优选地，所述第二弹性件为拉簧，所述拉簧与所述轮齿21和所述主体部22均相连。拉簧结构简单，成本较低。当所述盘车齿轮1的转速大于所述驱动齿轮2的转速时，使得所述驱动齿轮2与所述盘车齿轮1接触的所述轮齿21处于转动状态并单向转动，此时拉簧产生拉伸变形，盘车齿轮1与驱动齿轮2继续转动，该轮齿21与盘车齿轮1脱离啮合时，该单向转动的轮齿21在拉簧的拉力的作用下即可恢复直立状态。

为了提高传动效率，优选地，所述轮齿21的数量为多个，且多个所述轮齿21周向等间隔地安装在所述主体部22上。也就是说驱动轮齿2的主体部22的整个周向方向上均设置有轮齿21，这样一方面使驱动齿轮2能够与盘车齿轮1进行连续和平稳地啮合，保证盘车正常工作时间，另一方面也使驱动齿轮2受力均衡，一定程度上提高了使用寿命。当然也可将上述的驱动齿轮2中的一个或几个轮齿21去掉，这样当盘车齿轮1的转速大于驱动齿轮2的转速时，驱动齿轮2与盘车接触的轮齿21单向转动，驱动齿轮2的未设置轮齿21的部分正对盘车齿轮1时，驱动齿轮2可停止转动，驱动齿轮2上的轮齿21不再与盘车齿轮1接触，因此也不再做单向转动。

为了使驱动齿轮2转动，优选地，所述汽轮机盘车装置包括传动机构3和电动机4，所述电动机4通过所述传动机构3驱动所述驱动齿轮2。

本实用新型还提供一种汽轮机系统，所述汽轮机系统包括汽轮机和上述的汽轮机盘车装置。因此该汽轮机系统具有上述汽轮机盘车装置的所有优点。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。