賀峰 古魯華

摘 要：空氣預(yù)熱器簡(jiǎn)稱空預(yù)器，是發(fā)電廠必不可少的熱交換器，然而由于空預(yù)器傳動(dòng)裝置性能不夠穩(wěn)定，如液力耦合器漏油、減震墊磨損、聯(lián)軸器磨損，容易造成空預(yù)器停轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了極大的威脅，也增加了電廠的維修成本，因此通過對(duì)空預(yù)器減速機(jī)裝置改造成永磁聯(lián)軸器，提升空預(yù)器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要的意義和作用。

關(guān)鍵詞：空預(yù)器;永磁聯(lián)軸器;裝置改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.167

0 前言

電廠空預(yù)器主電機(jī)與減速機(jī)通常采用液力偶合器聯(lián)接，對(duì)中偏差大，振動(dòng)大，容易造成電機(jī)經(jīng)常性故障停機(jī)，維護(hù)成本非常高，不僅大量浪費(fèi)能源，效率低下，而且大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性。永磁聯(lián)軸器對(duì)電廠來說是一項(xiàng)突破性的新型技術(shù)，它具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環(huán)境下應(yīng)用、極大減少整體系統(tǒng)振動(dòng)、減少系統(tǒng)維護(hù)和延長系統(tǒng)使用壽命等特點(diǎn)，通過對(duì)電廠傳統(tǒng)的空預(yù)器減速機(jī)裝置進(jìn)行升級(jí)改造，可以有效的提高空氣預(yù)熱器傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，減少空預(yù)器減速裝置故障次數(shù)。

1 永磁聯(lián)軸器簡(jiǎn)述及相對(duì)優(yōu)勢(shì)

1.1 永磁聯(lián)軸器工作原理

永磁聯(lián)軸器通過稀土永磁體之間的相互作用，對(duì)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)進(jìn)行連接，是一種不需要機(jī)械對(duì)裝置之間聯(lián)接的新型聯(lián)軸器，其依靠磁場(chǎng)的作用進(jìn)行機(jī)械之間的能量傳送，目前廣泛用于化工和電廠等行業(yè)。永磁聯(lián)軸器具有導(dǎo)體盤，而裝有強(qiáng)力稀土磁鐵的磁盤會(huì)產(chǎn)生超強(qiáng)的磁場(chǎng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)則會(huì)帶動(dòng)導(dǎo)體盤在其中切割磁力線，從而在導(dǎo)體盤中產(chǎn)生渦電流，從而相對(duì)導(dǎo)磁盤產(chǎn)生了反感磁場(chǎng)，兩者之間形成了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了氣隙磁場(chǎng)傳遞扭矩的作用，然而氣隙大小不同會(huì)影響扭矩大小，氣隙越大，扭矩越小，兩者形成了反比關(guān)系，當(dāng)氣隙為3.2mm時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速的98%，從而實(shí)現(xiàn)了電機(jī)最大的運(yùn)行效率。

1.2 永磁聯(lián)軸器的基本構(gòu)成

永磁聯(lián)軸器本體由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子構(gòu)成，內(nèi)轉(zhuǎn)子中含有一個(gè)鑲有由強(qiáng)力稀土磁鐵組成的永磁體鋁盤，外轉(zhuǎn)子則是一個(gè)導(dǎo)磁體盤，常用的制作材料一般為銅或鋁，兩端分別為電機(jī)端和減速機(jī)端，電機(jī)端連接聯(lián)軸器的外轉(zhuǎn)子，并且含有輸入端法蘭，減速機(jī)端也就是負(fù)載軸與內(nèi)轉(zhuǎn)子相連接，含有輸出端法蘭，兩端均配有一個(gè)脹套。

1.3 永磁聯(lián)軸器的相對(duì)優(yōu)勢(shì)

永磁聯(lián)軸器具有其獨(dú)特的性能，也是目前永磁聯(lián)軸器應(yīng)用廣泛的主要原因。利用永磁聯(lián)軸器改造后的空預(yù)器減速裝置有較多的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。第一，帶緩沖的軟啟動(dòng)功能，減小電機(jī)的啟動(dòng)沖擊電流，延長設(shè)備使用壽命。第二，容忍較大的安裝對(duì)中誤差，使得安裝調(diào)試過程簡(jiǎn)易，由于是非剛性機(jī)械連接，可以有效減小振動(dòng)。第三，對(duì)惡劣環(huán)境（高塵、有毒、污染、危險(xiǎn)等）的適應(yīng)能力優(yōu)良，維護(hù)簡(jiǎn)單，無損耗件，接近于免維護(hù)。第四，無轉(zhuǎn)向限制，不會(huì)因轉(zhuǎn)向改變而發(fā)生損壞。第五，可以實(shí)現(xiàn)無密封，零泄露，不產(chǎn)生污染物。第六，節(jié)能效果顯著，無級(jí)調(diào)速，經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良。第七，堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。第八，無諧波危害，不會(huì)對(duì)動(dòng)力設(shè)備、電網(wǎng)安全等產(chǎn)生干擾危害。第九，環(huán)保無污染。第十，使用壽命高達(dá)到25 年以上。

2 空預(yù)器減速機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 空預(yù)器傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

空氣預(yù)熱器是鍋爐的重要附件，其主要由主電機(jī)、輔電機(jī)、超越離合器、液力耦合器、減速機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)等組成。由于鍋爐型號(hào)有所區(qū)別，主電機(jī)的運(yùn)行功率主要有45kW、37kW、22kW，其轉(zhuǎn)速通常為每分鐘1480轉(zhuǎn)，通過與液力耦合器或永磁聯(lián)軸器帶動(dòng)減速箱，運(yùn)行空預(yù)器。輔電機(jī)是主電機(jī)的備用動(dòng)力，一般在主電機(jī)出現(xiàn)故障之后使用，其運(yùn)行功率一般為11kW和15kW兩種，轉(zhuǎn)速為780轉(zhuǎn)每分鐘或1475轉(zhuǎn)每分鐘。輔電機(jī)是經(jīng)過一定的比例通過減速機(jī)降速以后，通過超越離合器驅(qū)動(dòng)減速箱使空預(yù)器正常運(yùn)行。但是當(dāng)空預(yù)器需要沖洗或低速盤車時(shí)，通過氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速箱使其空預(yù)器運(yùn)行。

2.2 液力耦合器漏油嚴(yán)重

傳統(tǒng)的空預(yù)器傳送系統(tǒng)中主電機(jī)會(huì)使用液力耦合器帶動(dòng)空預(yù)器的運(yùn)行和轉(zhuǎn)動(dòng)，液力耦合器的漏油現(xiàn)象主要原因在于空預(yù)器振動(dòng)過大和本身制造質(zhì)量較差。入口煙氣溫度、煙氣量是影響空預(yù)器振動(dòng)的主要原因，傳動(dòng)裝置的大齒輪和圍帶也會(huì)使空預(yù)器的產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的過程，液力耦合器的軸承會(huì)逐漸松動(dòng)，同時(shí)空預(yù)器在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生不同負(fù)荷要求，轉(zhuǎn)子會(huì)出現(xiàn)不同的膨脹量，因此導(dǎo)致了空預(yù)器在主電機(jī)軸和液力耦合器聯(lián)接的骨架密封處出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象。液力耦合器的質(zhì)量是造成漏油的另一個(gè)重要的原因，軸承外圈在連接處密封不嚴(yán)格，軸承會(huì)自行松動(dòng)，還有掉落的可能性，骨架的密封空隙較大，加大了骨架的磨損，再加上熱脹冷縮的原因，夏季溫度廠內(nèi)溫度過高，軸承和骨架損壞的幾率更大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，夜里耦合器的平均使用壽命僅半年。

據(jù)某廠的記錄資料顯示，2013年檢修的空預(yù)器更換了新的液力耦合器，各項(xiàng)指標(biāo)正常，但在運(yùn)行一段時(shí)間之后，于2014年出現(xiàn)了主電機(jī)漏油事件，造成了單側(cè)風(fēng)煙系統(tǒng)停運(yùn)，增加了空預(yù)器的維護(hù)成本，較大的資源浪費(fèi)。

2.3 超越離合器空轉(zhuǎn)故障

超越離合器是輔電機(jī)運(yùn)行時(shí)重要的部件，而我國的超越離合器大多為進(jìn)口產(chǎn)品，不僅價(jià)格昂貴，在超越離合器出現(xiàn)損壞之后，不能及時(shí)供貨，而且會(huì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，導(dǎo)致輔電機(jī)與超越離合器之間產(chǎn)生脫離障礙，使輔電機(jī)被動(dòng)運(yùn)行，處于發(fā)電狀態(tài)，無法正常驅(qū)動(dòng)主電機(jī)，導(dǎo)致運(yùn)行故障，從而加速了與減速機(jī)之間的軸承磨損速度，較大程度的降低了超越離合器的使用壽命。再加上軸承運(yùn)行時(shí)溫度過高，在運(yùn)行過程中有難以添加油脂，但冷卻效果較差，也影響了空預(yù)器的使用效率。寧海電廠生產(chǎn)的三分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器于2009年10月投運(yùn)，在一年時(shí)間內(nèi)便出現(xiàn)了超越離合器軸承故障，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的效率，增大了系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 空預(yù)器裝置改造方案

3.1 經(jīng)濟(jì)實(shí)用型

經(jīng)濟(jì)型的改造方案主要是將液力耦合器轉(zhuǎn)換為限矩型永磁聯(lián)軸器。將電機(jī)和負(fù)載拆開，拆除液力耦合器，替換為永磁聯(lián)軸器，連接好后調(diào)整永磁耦合器，然后將輔電機(jī)端的超越離合器拆除，安裝成調(diào)速型的永磁聯(lián)軸器，再對(duì)空預(yù)器進(jìn)行調(diào)試，確保永磁耦合器聯(lián)接處無振動(dòng)和雜音。該解決方案不僅提高了系統(tǒng)的安全性能，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的成本，增加了空預(yù)器的使用壽命，也隔離了輔電機(jī)和減速器，實(shí)現(xiàn)了可隨時(shí)拆除的功能，并能保證主電機(jī)正常運(yùn)行。

3.2 性能提升型

提升性能的改造方法主要是將液力耦合器更換為限矩型永磁聯(lián)軸器，同時(shí)拆除超越離合器和減速裝置，將輔電機(jī)替換為1470轉(zhuǎn)每分鐘或740轉(zhuǎn)每分鐘的雙速電機(jī)。其運(yùn)行機(jī)理主要分為三種，一是主電機(jī)正常運(yùn)行，輔電機(jī)在永磁聯(lián)軸器的作用下脫離了主電機(jī)。二是主電機(jī)出現(xiàn)故障，輔電機(jī)高壓高速運(yùn)轉(zhuǎn)，成為了備電機(jī)。永磁聯(lián)軸器使減速機(jī)依然穩(wěn)定的給系統(tǒng)輸入動(dòng)力，因此并不影響空預(yù)器的運(yùn)行，輔電機(jī)也極大的發(fā)揮了備電機(jī)的作用。三是主電機(jī)故障，啟用低速的輔電機(jī)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)輔電機(jī)的作用。主要是通過增大調(diào)速聯(lián)軸器的輸入轉(zhuǎn)速和減速機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速，輔電機(jī)自身則低速運(yùn)行，控制運(yùn)行速度為0.25轉(zhuǎn)每分鐘。在進(jìn)行改造之后，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生較大的變化，但是增加了系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率和實(shí)用性，構(gòu)造簡(jiǎn)單，降低了維修費(fèi)用，也能進(jìn)一步保證空預(yù)器在主電機(jī)故障之后依然能夠正常運(yùn)行，給機(jī)組的安全提供了雙重保障。

4 改造結(jié)果對(duì)比

將液力耦合器和超越離合器分別替換為限矩型和調(diào)速型永磁聯(lián)軸器，使主馬達(dá)具有緩沖功能，也實(shí)現(xiàn)了主電機(jī)與齒輪箱之間的非機(jī)械聯(lián)接，并且使其具有了扭矩限制功能。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)試顯示，在環(huán)境溫度為8度時(shí)，根據(jù)對(duì)空預(yù)器輸入轉(zhuǎn)速、氣隙、輸入轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行調(diào)整，得出了其額定扭矩約為238.4N.m，最大扭矩為596N.m，轉(zhuǎn)差率小于3%，導(dǎo)體盤的溫度小于80攝氏度，基本滿足了空預(yù)器的使用要求。因此也進(jìn)一步說明了永磁聯(lián)軸器能夠減少傳統(tǒng)傳動(dòng)器的故障率和振動(dòng)，保證了機(jī)器的長久運(yùn)行，避免了空預(yù)器漏油、溫度升高而產(chǎn)生的熔塞問題，降低了機(jī)器重復(fù)性的維修次數(shù)和維護(hù)成本。

5 結(jié)論

永磁聯(lián)軸器的應(yīng)用極大地提升了空預(yù)器的運(yùn)行性能，也減少了電廠使用超越離合器時(shí)對(duì)進(jìn)口設(shè)備的依賴性，提高了空預(yù)器安全穩(wěn)定運(yùn)行，為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

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