劉曉衛(wèi)，王艷瓊

(陜西興化集團(tuán)有限責(zé)任公司聯(lián)堿中心，陜西 興平 713100)

興化堿廠擁有年產(chǎn)30萬t純堿及30萬t氯化銨的生產(chǎn)能力，生產(chǎn)中使用三臺自身返堿蒸汽回轉(zhuǎn)煅燒爐，其中輕灰爐2臺，重灰爐1臺，2臺輕灰爐同時作業(yè)具備滿負(fù)荷生產(chǎn)的能力。煅燒爐主電機(jī)與減速機(jī)之間的連接設(shè)備為液力耦合器,但在實際運行中，由于液力耦合器的頻繁設(shè)備事故，導(dǎo)致生產(chǎn)負(fù)荷上不去，多次半負(fù)荷運行，嚴(yán)重影響聯(lián)堿裝置的長滿優(yōu)運行。

1 液力耦合器工作原理及使用現(xiàn)狀

1.1 液力耦合器工作原理

液力耦合器是以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力聯(lián)軸器。液力耦合器的泵輪和渦輪組成一個可使液體循環(huán)流動的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上，渦輪裝在輸出軸上。動力機(jī)(內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)等)帶動輸入軸旋轉(zhuǎn)時，液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進(jìn)入渦輪后即推動渦輪旋轉(zhuǎn)，將從泵輪獲得的能量傳遞給輸出軸。最后液體返回泵輪，形成周而復(fù)始的流動。

液力耦合器靠液體與泵輪、渦輪的葉片相互作用產(chǎn)生動量矩的變化傳遞扭矩。它的輸出扭矩等于輸入扭矩減去摩擦力矩，所以它的輸出扭矩恒小于輸入扭矩。液力耦合器輸入軸與輸出軸間靠液體聯(lián)系，工作構(gòu)件間不存在剛性聯(lián)接。

1.2 液力耦合器使用現(xiàn)狀

在5年的運行中，液力耦合器頻繁出現(xiàn)漏油、易熔塞熔、軸承故障、油溫高等故障，造成系統(tǒng)減負(fù)荷生產(chǎn)，同時因耦合器故障而引起的電機(jī)及減速機(jī)故障，檢修費用大幅上升。

2 永磁耦合器組成、工作原理及優(yōu)點

我公司嘗試用永磁耦合新技術(shù)代替目前的液力耦合器，將永磁耦合技術(shù)首次應(yīng)用在了大型裝置煅燒爐上。我們對已經(jīng)采用永磁耦合技術(shù)的煤礦企業(yè)開展調(diào)研，該公司原用液力耦合器因振動及漏油，平均每周打開檢查或檢修，更換為永磁耦合器后，改造使用3年至今，未進(jìn)行檢修，穩(wěn)定性極高。永磁耦合器廠家對我廠三臺煅燒爐現(xiàn)場查看后，表示改造條件具備。

2.1 永磁耦合器組成及工作原理

導(dǎo)體盤(銅盤或鋁盤)(與電機(jī)軸連接)、永磁盤(與負(fù)載軸連接)，僅靠永磁耦合傳遞扭矩， 電機(jī)、負(fù)載間無任何機(jī)械連接，見圖1 。

圖1 永磁耦合器

在靜止時，導(dǎo)體盤是處在永磁體產(chǎn)生的磁場中的。當(dāng)導(dǎo)體盤隨著電機(jī)軸轉(zhuǎn)動，導(dǎo)體盤會切割磁力線，從而在導(dǎo)體盤上產(chǎn)生渦流電流，渦流電流反過來又會產(chǎn)生感應(yīng)磁場，在感應(yīng)磁場和磁體盤磁場之間會產(chǎn)生一個阻止兩者相對運動的力，從而實現(xiàn)了電機(jī)和負(fù)載之間的扭矩傳遞。

2.2 永磁耦合器的優(yōu)點

2.2.1 調(diào)速(調(diào)速型)

可根據(jù)工藝的要求，通過調(diào)節(jié)磁力耦合器的空氣間隙，實現(xiàn)調(diào)速，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。調(diào)節(jié)時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，仍在50 Hz的正弦波下運行，故不會產(chǎn)生高次諧波帶來的一系列問題。

2.2.2 柔性啟動

使用永磁耦合器后，啟動平緩，減少了啟動時及運行中沖擊載荷的影響，延長了設(shè)備使用壽命。電機(jī)直接驅(qū)動負(fù)載時，從電機(jī)啟動到負(fù)載啟動整個過程是一次完成的。加裝磁力耦合器傳動后，整個啟動過程變?yōu)閮蓚€階段：第一階段電機(jī)先帶磁力耦合器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，第二階段磁力耦合器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子帶動永磁轉(zhuǎn)子勻速啟動。因此整個啟動過程平穩(wěn)，沖擊小，具有軟啟動/軟停機(jī)功能特點，可以有效地降低電機(jī)的啟動電流。

圖2 電機(jī)啟動曲線

2.2.3 節(jié)能

可使電機(jī)始終工作在最大效率區(qū)，不會因負(fù)載的變動而波動很大?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)工況進(jìn)行負(fù)載的轉(zhuǎn)速調(diào)整，可以節(jié)省大量的電能。根據(jù)現(xiàn)場的工況分析，年平均節(jié)電率將在15%以上。

2.2.4 減振

1)大大降低了剛性聯(lián)軸器的振動放大傳遞。磁力耦合器取代了原來的剛性聯(lián)軸器，使電機(jī)和負(fù)載沒有機(jī)械聯(lián)接，這樣負(fù)載側(cè)的振動就不會傳遞到電機(jī)側(cè)，電機(jī)側(cè)的振動也不會傳遞到負(fù)載側(cè)。同時也割斷了振動在傳遞過程中的放大效應(yīng)，因此可以消除剛性聯(lián)軸器的振動放大效應(yīng)，降低系統(tǒng)的振動。

圖3 電機(jī)振幅

2)可以大大降低軸彎曲、 熱膨脹等原因引起的系統(tǒng)振動。

2.2.5 大幅延長故障間隔時間、減少故障停機(jī)率

永磁耦合器基本上不發(fā)生故障，由于靠氣隙傳遞扭矩，沒有磨損部件，大大降低系統(tǒng)中的振動，使得軸承及軸封能夠在更為良好的工況點運行，延長電機(jī)與負(fù)載的使用壽命，從而減少故障停機(jī)時間，提高動設(shè)備的使用率。

2.2.6 具有過載保護(hù)

在設(shè)備運行中，常常出現(xiàn)系統(tǒng)過載或堵轉(zhuǎn)的發(fā)生，導(dǎo)致電機(jī)被燒損，安裝永磁耦合器后，對于有沖擊載荷及可能堵轉(zhuǎn)的設(shè)備具有緩沖與保護(hù)功能，減少電機(jī)因過電流而發(fā)生損壞。

2.2.7 安裝簡單，維護(hù)工作量少，基本免維護(hù)

2.2.8 適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)

適用于各種環(huán)境，可在高溫、低溫、高粉塵、高海拔、大濕度、易燃易爆等惡劣環(huán)境中使用。

3 改造情況

表1 原驅(qū)動單元主要設(shè)備參數(shù)

表2 耦合器主要參數(shù)

根據(jù)原設(shè)備參數(shù)，改造更換為限矩型永磁耦合器DYT-X220。

1)原電機(jī)軸和減速機(jī)軸端間距221 mm(556-210-125 mm)，改造為永磁后電機(jī)軸和減速機(jī)軸端間距約187 mm，即電機(jī)向減速機(jī)方向前移約36 mm即可。

2)保持原驅(qū)動部(含電機(jī)，減速機(jī))的中心高不變。

3)改造后電機(jī)和減速機(jī)可以容忍更大的安裝對中誤差，使安裝工作更簡便而且改造時調(diào)試的工作量更小。

4 改造后運行情況

經(jīng)改造后的煅燒爐不管是在正常運行中還是開停車過程中，永磁耦合器顯現(xiàn)出了絕對的優(yōu)勢，未出現(xiàn)一次不正常現(xiàn)象，啟動電流下降20%左右，運行聲音降低，電機(jī)及減速機(jī)震動變小。最為關(guān)鍵的是無漏油零故障現(xiàn)象，基本免維護(hù)，改造達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

表3 改造前后效果對比

改造前，煅燒爐平均每2個月出現(xiàn)因液力耦合器漏油、軸承故障、耦合器溫度過高易熔塞熔等問題緊急停爐檢修，期間半負(fù)荷生產(chǎn)約24 h。每年因耦合器故障造成電機(jī)及減速機(jī)故障檢修費用約15萬元。改造后，未曾出現(xiàn)因耦合器故障而出現(xiàn)的系統(tǒng)減量現(xiàn)象，煅燒爐運行平穩(wěn)。