CN106574517A - 盘车装置 - Google Patents

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CN106574517A
CN106574517A CN201480080857.7A CN201480080857A CN106574517A CN 106574517 A CN106574517 A CN 106574517A CN 201480080857 A CN201480080857 A CN 201480080857A CN 106574517 A CN106574517 A CN 106574517A
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gear
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河岛广和
山田雅隆
摩奴·阿加瓦尔
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Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

本发明提供一种盘车装置。该盘车装置(30)具备：电动机(41)；移动齿轮(53)，其构成为向第一位置(P1)以及第二位置(P2)移动，该第一位置是能够使该电动机(41)的输出轴(43)的旋转传递至转子(11)的位置，该第二位置是不能使该输出轴(43)的旋转传递至所述转子(11)的位置；移动机构(60)，其使所述移动齿轮(53)在所述第一位置(P1)与第二位置(P2)之间移动；转矩检测部(44)，其检测所述电动机(41)的输出轴(43)的转矩；以及控制装置(61)，其基于所述转矩检测部(44)检测出的所述转矩来控制所述移动机构(60)，以使所述移动齿轮(53)从所述第一位置(P1)向所述第二位置(P2)移动。

Description

盘车装置
技术领域
本发明涉及一种使蒸汽涡轮等的涡轮转子旋转的盘车装置。
背景技术
在蒸汽涡轮等的运转停止中，当在保持高温且不使涡轮转子旋转的状态下进行放置时，存在如下情况：由于涡轮转子的自重、因伴随着涡轮内部的蒸汽或气体的温度降低而在涡轮机室内产生的温度差使涡轮转子产生的热应变，使涡轮转子发生弯曲。对此，为了避免使在蒸汽涡轮等中使用的涡轮转子发生弯曲，在蒸汽涡轮等的运转停止时以及蒸汽涡轮起动前，需要进行使涡轮转子在规定时间内以低速度旋转的盘车。为了进行这样的盘车，广泛使用通过电动机的动力使涡轮转子旋转的盘车装置。
在这样的盘车装置中，在涡轮转子开始正转时，为了防止向盘车装置施加过大的负载而可能使盘车装置发生破损，设置有使行星齿轮脱离而保护盘车装置的机构。另一方面，在蒸汽涡轮等的盘车中，有时因产生压缩机工艺气体的逆流等而使涡轮转子进行反转。在这样的情况下，可能无法使行星齿轮脱离，并向盘车装置施加过大的负载而使盘车装置发生破损。
为了避免盘车装置的破损，例如在专利文献1中，设置有在涡轮转子的旋转速度超过了盘车装置的旋转速度的情况下用于使盘车装置自动从涡轮转子脱离的单向离合器、以及用于防止(限制)盘车装置的反转的单向离合器(反转防止装置)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-177328号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述那样的盘车装置中，为了利用单向离合器来防止(限制)涡轮转子的反转，单向离合器要承受涡轮转子的反转转矩。单向离合器在防止涡轮转子的反转时，与正转时相比被施加更大的负载。因此，有可能因反转时的负载而使单向离合器发生破损等，从而使单向离合器、盘车装置的更换、维修的频率增高。
本发明提供一种盘车装置，其能够抑制在涡轮转子的反转时使盘车装置受到过大的负载，从而减少盘车装置的更换以及维修频率。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明采用以下的方案。
根据本发明的第一方式，盘车装置具备：电动机；移动齿轮，其构成为向第一位置以及第二位置移动，该第一位置是能够使该电动机的输出轴的旋转传递至转子的位置，该第二位置是不能使该输出轴的旋转传递至所述转子的位置；移动机构，其使所述移动齿轮在所述第一位置与第二位置之间移动；转矩检测部，其检测所述电动机的输出轴的转矩；以及控制装置，其基于所述转矩检测部检测出的所述转矩来控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
当因压缩机的工艺气体的逆流等而产生欲使转子从正转向反转迁移的力时，首先，转子的正转停滞。此时，由于盘车装置想要继续使转子正转，因此，电动机的输出轴的转矩增加转子的正转停滞的量。根据上述结构，控制装置通过检测转矩的变化，能够判断出转子将要反转。由此，控制装置在转子开始反转之前，能够检测转子的反转征兆，控制移动齿轮向第二位置移动。因此，在实际上转子开始反转时，移动齿轮完成向第二位置的移动，因此，能够避免盘车装置受到因转子的反转引起的过大负载。
另外，控制装置基于转矩检测部检测出的转矩来控制移动机构，由此能够自动地变更移动齿轮的位置。由此，能够削减操作者监视转子的状态、进行盘车装置的操作等作业负担。另外，能够减少因操作者的漏看而无法检测转子的反转、从而使盘车装置受到因转子的反转引起的过大负载的风险。
根据本发明的第二方式，在第一方式的基础上，所述控制装置在所述转矩检测部检测出的所述转矩的每单位时间内的位移量超过规定值的情况下控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
当因压缩机的工艺气体的逆流等而使转子的正转停滞时，电动机的输出轴的转矩发生变化(增加)。此外，当转子想要从正转向反转迁移的力增强时，转矩的每单位时间内的位移量也增大。根据上述结构，控制装置通过检测转矩的每单位时间内的位移量超过规定值，能够判断为转子将要反转。由此，控制装置能够在转子开始反转之前检测转子的反转征兆，从而控制移动齿轮向第二位置移动。因此，在实际上转子开始反转时，移动齿轮完成向第二位置的移动。因此，能够避免盘车装置受到因转子的反转引起的过大负载。另外，由于控制装置构成为自动地控制这些动作，因此，能够削减操作者监视转子的状态等作业负担。
根据本发明的第三方式，在第一方式的基础上，所述控制装置在所述转矩检测部检测出的所述转矩超过规定值的情况下控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
当因压缩机的工艺气体的逆流等而使转子的正转停滞时，电动机的输出轴的转矩发生变化(增加)。此外，当转子想要从正转向反转迁移的力增强时，转矩也增大。根据上述结构，控制装置通过检测转矩超过规定值，能够判断为转子将要反转。由此，控制装置能够在转子开始反转之前检测转子的反转征兆，从而控制移动齿轮向第二位置移动。因此，在实际上转子开始反转时，移动齿轮完成向第二位置的移动。因此，能够避免盘车装置受到因转子的反转引起的过大负载。另外，由于控制装置构成为自动地控制这些动作，因此，能够削减操作者监视转子的状态等作业负担。
根据本发明的第四方式，在第一方式至第三方式中的任一方式的基础上，还具备测量所述输出轴的转速的转速测量部，所述控制装置基于所述转速测量部测量的所述转速来控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
根据这样的结构，控制装置通过检测转子的转速的变化(减少)，也能够判断为转子的正转停滞且转子将要反转。由此，能够抑制控制装置根据因转子的反转以外的要素引起的转矩的变化而使移动齿轮移动的误动作。
发明效果
根据本发明所涉及的盘车装置，能够抑制在涡轮转子的反转时盘车装置受到过大的负载，从而减少盘车装置的更换以及维修频率。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的盘车装置的剖视图。
图2是本发明的一实施方式的盘车装置的剖视图。
图3是表示从起动盘车装置起的每经过规定时间的转矩以及涡轮转子的转速的变化的图表。
具体实施方式
(盘车装置的构造)
以下，参照图1和图2对本发明的实施方式的盘车装置30进行说明。
盘车装置30例如是用于使蒸汽涡轮(未图示)的涡轮转子11以低速旋转的装置。
在本实施方式中，在涡轮转子11的一端，具备一体安装在涡轮转子11的外周的轮式齿轮(wheel gear)12、以及测量涡轮转子11的转速的转速测量器13(转速测量部)。
如图1所示，盘车装置30具备壳体31、动力部40以及动力传递部50。盘车装置30配置在涡轮转子11的一端。
在本实施方式中，将图1的左右方向称为宽度方向、将上下方向称为上下方向、将涡轮转子11的轴向称为轴向。
动力部40具备：电动机41；传递电动机41的旋转驱动力的输出轴43；将从输出轴43传递来的旋转驱动力以规定的速度比(减速比)减速的减速机42；以及设置在电动机41与减速机42之间且检测电动机的转矩的转矩检测器44(转矩检测部)。在本实施方式中，动力部40配置在壳体31的上表面。
动力传递部50具备输出齿轮51、连结齿轮52以及移动齿轮53。在本实施方式中，动力传递部50配置在壳体31的内部。
输出齿轮51与减速机42之间架设有未图示的传送带，由此传递旋转驱动力。
连结齿轮52配置为在输出齿轮51的下方与输出齿轮51啮合。当输出齿轮51利用来自动力部40的旋转驱动力进行旋转时，连结齿轮52也一起进行旋转。
移动齿轮53配置为在连结齿轮52的下方与连结齿轮52啮合。移动齿轮53伴随着连结齿轮52的旋转而旋转。
另外，如图2所示，移动齿轮53构成为通过后述的移动机构60能够在第一位置P1(由虚线示出的位置)与第二位置P2(由实线示出的位置)之间移动，该第一位置P1是与轮式齿轮12啮合的位置，该第二位置是解除与轮式齿轮12的啮合且从轮式齿轮12朝向径向外侧分离的位置。
移动齿轮53在位于第一位置P1时，与涡轮转子11的轮式齿轮12啮合，通过从动力部40传递来的旋转驱动力使轮式齿轮12旋转。盘车装置30通过使轮式齿轮12旋转而使涡轮转子11旋转。另外，移动齿轮53在位于第二位置P2时，与涡轮转子11的轮式齿轮12的啮合被解除，因此，不将从动力部40传递来的旋转驱动力向轮式齿轮12传递。
如图1所示，移动机构60具备控制装置61、气缸62、操纵杆64、移动杆66以及支架67。
在本实施方式中，控制装置61基于由转速测量器13测量的涡轮转子11的转速和转矩检测器44检测出的电动机41的转矩，监视涡轮转子11的旋转状态。控制装置61根据涡轮转子11的旋转状态，进行气缸62的控制。
气缸62是根据控制装置61的控制用于使移动齿轮53在第一位置P1与第二位置P2之间移动的动力源。在本实施方式中，气缸62设置在壳体31的宽度方向一方侧的外侧面。
气缸62具有以能够沿上下方向滑动的方式延伸的活塞杆62a、以及收纳活塞杆62a的气缸外壳62b。活塞杆62a的上端部延伸至比壳体31的上表面靠上方的位置，且与在宽度方向上延伸的操纵杆64的第一端64a侧连接。另外，在气缸外壳62b的宽度方向上的侧面，沿上下方向形成有供操纵杆64穿过的狭缝。
操纵杆64的第二端64b被设置于壳体31的上表面的支承部65支承为能够倾转。因此，通过使气缸62的活塞杆62a沿上下方向滑动，以支承于支承部65的操纵杆64的第二端64b为支点，与活塞杆62a连结的操纵杆64的第一端64a沿上下方向移动。
移动杆66沿上下方向延伸，上端66a在比壳体31的上表面靠上方的位置处，以能够倾转的方式连结在操纵杆64和活塞杆62a连结的位置与操纵杆64的第二端64b之间。另外，移动杆66的下端66b侧插入到壳体31的内部。通过使操纵杆64伴随着气缸的活塞杆62a的滑动移动而倾转，使得移动杆66连动地沿上下方向移动。
支架67是形成为大致L字状的板状构件。支架67的第一端67a以能够倾转的方式与移动杆66的下端66b连结。另外，支架67的第二端67b与移动齿轮53的中心轴连结，中间部67c与连结齿轮52的中心轴连结。因此，伴随着移动杆66朝上下方向的移动，支架67以中间部67c为支点，使第一端67a沿上下方向移动，使第二端67b沿轮式齿轮12的径向移动。具体来说，如图2所示，在移动杆66朝下方向移动时，以支架67的中间部67c为支点，支架67的第一端67a朝下方向移动，支架67的第二端67b朝向轮式齿轮12的径向外侧移动。此时，由于支架67的第二端67b与移动齿轮53的中心轴连结，因此，移动齿轮53也朝向轮式齿轮12的径向外侧(第二位置P2)移动。另外，在移动杆66朝上方向移动时，以支架67的中间部67c为支点，支架67的第一端67a朝上方向移动，支架67的第二端67b朝向轮式齿轮12的径向内侧移动。此时，由于支架67的第二端67b与移动齿轮53的中心轴连结，因此，移动齿轮53也朝向轮式齿轮12的径向内侧(第一位置P1)移动。
在本实施方式中，为了防止移动齿轮53与轮式齿轮12、壳体31的内壁发生碰撞，在气缸外壳62b的内壁上设置有限制操纵杆64在上下方向上的倾转的机械限位器68。机械限位器68具有：限制操纵杆64朝上方向的倾转的第一机械限位器68a；以及限制操纵杆64朝下方向的倾转的第二机械限位器68b。第一机械限位器68a设置在与移动齿轮53的第一位置P1对应的位置，第二机械限位器68b设置在与移动齿轮53的第二位置P2对应的位置。
(盘车装置的动作)
接下来，参照图1～图3对盘车装置30的动作进行说明。
首先，在盘车开始状态(图3中的A区间)下，起动盘车装置30，驱动电动机41。需要说明的是，在盘车装置运行的期间，控制装置61每隔规定的间隔获取由转速测量器13测量出的涡轮转子11的转速、以及由转矩检测器44检测出的电动机41的转矩。
电动机41的旋转驱动力通过输出轴43被传递至减速机42，在减速机42中以规定的速度比(减速比)减少转速。这样，动力部40在使转矩上升至规定值Tr1的状态下，向动力传递部50的输出齿轮51输出旋转驱动力。
输出齿轮51通过从减速机42传递来的旋转驱动力开始旋转，从而使与输出齿轮51啮合的连结齿轮52旋转。由此，与连结齿轮52啮合的移动齿轮53也开始旋转。
此时，移动齿轮53位于图1所示的第一位置P1。换句话说，移动齿轮53与涡轮转子11的轮式齿轮12啮合。因此，通过使移动齿轮53旋转，涡轮转子11也与轮式齿轮12一并开始旋转。
在盘车装置30刚起动后，如图3所示，产生转矩暂时上升后马上下降到规定值Tr1附近的所谓的起动转矩。在本实施方式中，控制装置61在转矩维持了规定值Tr1一定期间(到图3的t1为止)时，判断为从盘车开始状态(A)移至盘车中状态(图3中的B区间)。由此，将盘车装置30刚起动后的转矩上升判断为起动转矩，抑制涡轮转子11的反转的误检测。需要说明的是，关于移至盘车中状态(B)的判断，也可以在转矩从起动转矩下降到规定值Tr1时，通过操作者的操作向控制装置61进行指示，由此来进行判断。
在盘车中状态(B)下，如图3所示，转矩成为规定值Tr1，涡轮转子11的转速成为规定值N1。换句话说，每单位时间内的转矩位移量几乎为零。
然而，当由于压缩机的工艺气体的逆流等而在使涡轮转子11反转的方向上产生力时，有时涡轮转子11难以进行正转。在该情况下，如图3所示，转矩从规定值Tr1上升。换句话说，每单位时间内的转矩位移量上升。
控制装置61在检测到每单位时间内的转矩位移量超过规定量α1时，判断为检测到涡轮转子11的反转征兆。由此，控制装置61判断为从盘车中状态(B)移至反转征兆状态(图3中的C区间)。
在反转征兆状态(C)下，如图3所示，转矩与规定值Tr1相比上升，涡轮转子11的转速与规定值N1相比下降。
在该状态下，控制装置61对气缸62进行控制，如图2所示那样使活塞杆62a朝下方向移动。由此，操纵杆64以第二端64b为支点朝下方向倾转，将移动杆66按下。移动杆66朝下方向移动，将支架67的第一端67a按下。支架67以中间部67c为支点，将第二端67b朝向轮式齿轮12的径向外侧抬起第一端67a被移动杆66按下的量。由此，与支架67的第二端67b连结的移动齿轮53也从与轮式齿轮12啮合的位置即第一位置P1(图2的由虚线示出的位置)向轮式齿轮12的径向外侧即第二位置P2(图2的由实线示出的位置)移动。由此，移动齿轮53与轮式齿轮12的啮合得以解除。
当因压缩机的工艺气体的逆流等使朝向涡轮转子11反转的方向的力较大而无法维持涡轮转子11的正转时，从反转征兆状态(C)移至涡轮转子11的反转状态(图3中的D区间)。在此，在移动齿轮53保持与轮式齿轮12啮合的状态不变时，如图3所示，转矩超过上限值Tr2，涡轮转子11的转速从零成为负值。换句话说，涡轮转子11开始反转。因此，通过涡轮转子11向移动齿轮53施加朝反转方向的过大负载，移动齿轮53有可能发生破损。另外，这样的负载从移动齿轮53向盘车装置30整体传递，盘车装置30有可能发生破损。
然而，在本实施方式中，在移至涡轮转子11的反转状态(D)之前，在反转征兆状态(C)的阶段以解除移动齿轮53与轮式齿轮12的啮合的方式进行动作。因此，即便开始涡轮转子11的反转，也能够避免向盘车装置30施加过大的负载。
接下来，对本实施方式中的盘车装置30的效果进行说明。
如上所述，本实施方式的盘车装置30构成为，基于由转矩检测器44检测出的电动机41的转矩，使移动齿轮53从与轮式齿轮12啮合的第一位置P1向轮式齿轮12的径向外侧且不与轮式齿轮12啮合的第二位置P2移动。由此，能够在涡轮转子11反转之前抑制受到因涡轮转子11的反转引起的过大负载而导致移动齿轮53产生破损等。另外，由于构成为基于转矩使移动齿轮53自动地移动，因此，能够削减操作者监视涡轮转子11的状态并进行盘车装置30的操作等的作业负担。另外，即便在因操作者的漏看等而无法检测到涡轮转子11的反转征兆状态(C)的情况下，也能够减少盘车装置30受到因涡轮转子11的反转引起的过大负载的可能性。由此，能够获得抑制与涡轮转子11的轮式齿轮啮合的移动齿轮53等的破损的效果，能够减少盘车装置30的更换以及维修频率。
如上所述，在本实施方式的盘车装置30中，当由转矩检测器44检测出的电动机41的转矩维持了规定值Tr1一定期间时，控制装置61判断为处于盘车中状态(B)。由此，能够抑制因盘车装置30刚起动后的转矩上升(起动转矩)而引起的移动机构60的误动作。另外，由于控制装置61自动地检测处于盘车中状态(B)，因此能够削减操作者监视涡轮转子11的状态等的作业负担。
如上所述，在本实施方式的盘车装置30中，在盘车中状态(B)下每单位时间内的转矩位移量超过规定量α1的情况下，控制装置61判断为移至反转征兆状态(C)。由此，能够自动地检测涡轮转子11的反转的可能性，能够削减操作者监视涡轮转子11的状态等的作业负担。另外，实际上在涡轮转子11开始反转之前能够检测该征兆，因此，能够减少盘车装置30因涡轮转子11的反转而受到过大负载的可能性。由此，能够获得抑制与涡轮转子11的轮式齿轮啮合的移动齿轮53等的破损的效果，能够减少盘车装置30的更换以及维修频率。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但只要不脱离本发明的技术思想，则不限于这些方式，也能够进行若干设计变更等。
例如，在上述的实施方式中，针对在由转矩检测器44检测出的电动机41的转矩维持了规定值Tr1一定期间时控制装置61判断为处于盘车中状态(B)的结构进行了说明。另外，还针对在盘车中状态(B)下每单位时间内的转矩位移量超过规定量α1的情况下控制装置61判断为移至反转征兆状态(C)的结构进行了说明。然而，并不限于该结构。
由于起动转矩的每单位时间内的转矩位移量非常大，因此，控制装置61也可以在每单位时间内的转矩位移量超过规定量α2时判断为起动转矩。换句话说，控制装置61也可以在每单位时间内的位移量成为规定量α1以上且规定量α2以下的范围的情况下，判断为移至反转征兆状态(C)。根据该结构，也能够获得与上述实施方式相同的效果。
另外，控制装置61也可以在盘车中状态(B)下转矩检测器44检测出的转矩超过上限值Tr2的情况下，判断为移至反转征兆状态(C)。根据该结构，也能够获得与上述实施方式相同的效果。
另外，控制装置61也可以在涡轮转子11的转速到达规定值N1并经过了一定时间(例如为图3中的t2至t3的期间)时，判断为从盘车开始状态(A)移至盘车中状态(B)。或者，还可以在转速到达规定值N1时，通过操作者的操作向控制装置61进行指示，判断为移至盘车中状态(B)。根据该结构，也能够获得与上述实施方式相同的效果。
另外，控制装置61也可以在盘车中状态(B)下涡轮转子11的转速低于规定值N1的情况下，判断为移至反转征兆状态(C)。根据该结构，也能够获得与上述实施方式相同的效果。
此外，控制装置61也可以组合上述说明的基于涡轮转子11的转速的判断以及基于转矩或每单位时间内的转矩位移量的判断，进行是否移至反转征兆状态(C)的判断。控制装置61也能够通过检测涡轮转子11的转速的变化(减少)，判断为涡轮转子11的正转停滞且涡轮转子11将要反转。由此，能够抑制控制装置61根据因涡轮转子11的反转以外的要素引起的转矩的变化而使移动齿轮53移动的误动作。
工业实用性
根据上述的盘车装置，能够抑制盘车装置在涡轮转子的反转时受到过大的负载，能够减少盘车装置的更换以及维修频率。
附图标记说明：
11 涡轮转子(转子)
12 轮式齿轮
13 转速测量器(转速测量部)
30 盘车装置
31 壳体
40 动力部
41 电动机
42 减速机
43 输出轴
44 转矩检测器(转矩检测部)
50 动力传递部
51 输出齿轮
52 连结齿轮
53 移动齿轮
60 移动机构
61 控制装置
62 气缸
62a 活塞杆
62b 气缸外壳
64 操纵杆
65 支承部
66 移动杆
67 支架
68 机械限位器
68a 第一机械限位器(机械限位器)
68b 第二机械限位器(机械限位器)

Claims (4)

1.一种盘车装置，其中，
所述盘车装置具备：
电动机；
移动齿轮，其构成为向第一位置以及第二位置移动，该第一位置是能够使该电动机的输出轴的旋转传递至转子的位置，该第二位置是不能使该输出轴的旋转传递至所述转子的位置；
移动机构，其使所述移动齿轮在所述第一位置与第二位置之间移动；
转矩检测部，其检测所述电动机的输出轴的转矩；以及
控制装置，其基于所述转矩检测部检测出的所述转矩来控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
2.根据权利要求1所述的盘车装置，其中，
所述控制装置在所述转矩检测部检测出的所述转矩的每单位时间内的位移量超过规定值的情况下控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
3.根据权利要求1所述的盘车装置，其中，
所述控制装置在所述转矩检测部检测出的所述转矩超过规定值的情况下控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的盘车装置，其中，
所述盘车装置还具备测量所述输出轴的转速的转速测量部，
所述控制装置基于所述转速测量部测量的所述转速来控制所述移动机构，以使所述移动齿轮从所述第一位置向所述第二位置移动。
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