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        限矩型永磁聯(lián)軸器在干式排渣系統(tǒng)中的開發(fā)與應(yīng)用

        2022-12-07 01:59:46華能國際電力股份有限公司大連電廠江曉然馬寶林
        電力設(shè)備管理 2022年22期

        華能國際電力股份有限公司大連電廠 趙 宏 江曉然 馬寶林

        隨著碳中和碳達(dá)峰目標(biāo)的提出,近年來燃煤發(fā)電機組面臨著更大的挑戰(zhàn),亟須解決電廠存在的難點問題。

        自2016年啟動煤炭化解過剩產(chǎn)能工作以來,燃煤機組面臨摻燒經(jīng)濟煤種的現(xiàn)狀,鍋爐燃燒不充分,經(jīng)常產(chǎn)生大焦塊、大渣塊,對干式排渣系統(tǒng)及下游設(shè)備損傷嚴(yán)重。

        干式排渣技術(shù)目前在電廠廣泛應(yīng)用,其技術(shù)特點:無水資源浪費、設(shè)備安全可靠、維護(hù)量小、爐渣利用率高、技能環(huán)保等,隨著摻燒情況加劇,干式排渣技術(shù)弊端也逐漸明顯,并且伴隨著較大安全隱患。

        1 大連電廠干式排渣系統(tǒng)介紹

        大連電廠鍋爐底渣處理采用干式排渣系統(tǒng),干渣機現(xiàn)采用液力耦合器連接方式,鋼帶輸渣出現(xiàn)卡咬過載時,液力耦合器通過泄油,斷開電機與減速機連接,保護(hù)干渣系統(tǒng),若泄油不及時,電機與減速機直接過載損毀。且液力耦合器故障率高,頻繁出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象污染環(huán)境,輸送熱渣溫度高,存在易燃的風(fēng)險。

        為減少設(shè)備故障與維護(hù)檢修成本,消除安全隱患,擬采用非接觸的限矩型永磁聯(lián)軸器替換原液力耦合器,鋼帶出現(xiàn)卡咬過載時,即達(dá)到設(shè)定的最大扭矩,永磁聯(lián)軸器自動脫開,電機空載,保護(hù)電機減速機,故障處理完畢后,電機啟動,自動吸附,到額定出力,帶載啟動,大大降低了檢修難度,縮短排渣系統(tǒng)故障恢復(fù)時間。本文探索如何通過干渣機電機過載自動脫開,減少大顆粒熱渣對排渣系統(tǒng)設(shè)備損傷,有效保障設(shè)備正常運行,并提高干式排渣系統(tǒng)使用壽命以及提高產(chǎn)能,確?;痣姀S發(fā)電機組的正常運行。

        2 限矩型永磁聯(lián)軸器介紹

        2.1 產(chǎn)品介紹

        限矩型聯(lián)軸器外形及結(jié)構(gòu)如圖1所示,由ABBA雙盤式對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)成,其中外側(cè)與電機連接的為雙導(dǎo)體盤,內(nèi)部與減速機連接的為雙永磁體盤,導(dǎo)體盤與永磁體盤存在一定的空氣間隙(3.3~25mm),使電機與負(fù)載完全分隔為兩個獨立設(shè)備運行。

        圖1 限矩型永磁聯(lián)軸器

        電機啟動時,與電機連接的導(dǎo)體盤很快達(dá)到電機的額定轉(zhuǎn)速,導(dǎo)體盤與永磁體盤存在相對運動,產(chǎn)生互感磁場,拉動盤體之間的間隙逐漸變小,最終達(dá)到額定轉(zhuǎn)速,一般1~2s左右達(dá)到滿出力。最終實現(xiàn)負(fù)載定速轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)扭矩的空中傳遞。

        當(dāng)干渣機的扭矩發(fā)生周期性變化的時候,導(dǎo)體盤和永磁體盤這兩個轉(zhuǎn)體之間的間隙可以在一定間隙之間變動(3.3~6mm),從而實現(xiàn)周期性變化的扭矩傳遞。當(dāng)干渣機鋼帶發(fā)生卡咬扭矩增加情況時,超過聯(lián)軸器設(shè)計的最大扭矩,聯(lián)軸器自動脫開,空氣間隙瞬間被拉開,間隙拉開到25mm,減小了導(dǎo)體盤與永磁體盤之間的相互作用力,降低傳遞扭矩,使與導(dǎo)體盤連接的電機空轉(zhuǎn),電機與減速機均得到完全保護(hù)。限矩型聯(lián)軸器適用于具有較高啟動慣性扭矩的負(fù)載、脈沖負(fù)載、周期性振動負(fù)載和需要限定負(fù)載最大扭矩而保護(hù)電機的場合。

        這種工作性質(zhì),實際上延遲了過載的扭矩與電機之間的傳遞,所以稱其為限矩型永磁聯(lián)軸器。在發(fā)生過載或卡死情況下,電機本體監(jiān)測保護(hù)會在幾秒內(nèi)關(guān)閉電機,短時間對電機不會有任何損傷。所以適用于像皮帶運輸機系統(tǒng),類似對柔性啟動要求高和負(fù)載周期性變化的場合[1]。

        2.2 產(chǎn)品特點

        一是節(jié)電。運行電流降低約3%~5%。

        二是降耗。限矩型聯(lián)軸器屬于免維護(hù)產(chǎn)品,無備件更換,同時斷開電機與負(fù)載剛性連接,降低電機與負(fù)載備件費用,整體經(jīng)濟效益極高。

        三是解決了干渣機系統(tǒng)因振動造成的相關(guān)問題,大大降低了系統(tǒng)的故障率,避免因振動引起的設(shè)備故障及軸承壽命短等問題。

        四是卡咬、過載保護(hù),提高了整個干式排渣系統(tǒng)的可靠性。由于斷開了電機與減速機之間的剛性連接,當(dāng)排渣系統(tǒng)過載或者卡咬時,限矩型聯(lián)軸器可自動將電機對減速機的力矩傳遞完全斷開,此時電機空載運行負(fù)載停轉(zhuǎn),可以完全消除設(shè)備因過載而導(dǎo)致的系統(tǒng)損害和巨大損失,并且避免了因液力耦合器卸油帶來的起火風(fēng)險,使現(xiàn)場更安全。

        五是設(shè)備安裝簡單。可容忍較大的安裝對中誤差,最大偏差可達(dá)1mm,且沒有傳動效率的損失,縮電機或減速機故障的恢復(fù)時間。

        六是限矩型聯(lián)軸器完全斷開電機與減速機連接,沒有機械剛性聯(lián)結(jié),使現(xiàn)場分隔為兩個獨立故障點,查找判斷和隔離故障非常容易。

        七是限矩型聯(lián)軸器對電網(wǎng)不會產(chǎn)生諧波、電磁干擾設(shè)備防護(hù)罩外檢測不到任何磁性。

        八是可靠性高,使用壽命長,設(shè)計壽命達(dá)25年。

        2.3 實際應(yīng)用效果

        2.3.1 山東棗礦集團蔣莊礦井下輸煤皮帶機

        永磁型號:MGTL22/450;額定功率:160kW;額定轉(zhuǎn)速:1485r/min;應(yīng)用時間:2008年;數(shù)量:4臺。

        改造前:原為液力耦合器傳動方式,由于減速機振動加大,液力耦合器重量大,減速機的軸承、密閉線圈加速磨損導(dǎo)致故障,影響生產(chǎn)。

        改造后:一是隔離振動,延長減速機和電機軸承、密封圈使用壽命;二是緩沖啟動,降低啟動電流,電機重載啟動時,系統(tǒng)壓降??;三是自動平衡負(fù)載,解決了多機傳動時負(fù)載分配不均問題;四是免維護(hù),降低系統(tǒng)維護(hù)量和維護(hù)費用;五是安裝時間,2008年運行至2017年,無任何維護(hù),運行良好。

        圖2

        2.3.2 四川利森建材集團(水泥行業(yè)提升機、取料機)

        項目名稱:四川利森建材提升機、取料機;應(yīng)用時間:2017年開始,現(xiàn)已經(jīng)安裝12臺設(shè)備;主要解決用戶的問題:解決振動問題,設(shè)備經(jīng)常過載、設(shè)備維護(hù)率大等問題;負(fù)載:提升機、取料機。

        圖3 永磁型號:MGTL18/300入庫提升機(160kW,1480rpm)

        圖4 永磁型號:MGTL18/250入窯提升機(160kW,1480rpm)

        圖5 永磁型號:MGTL16/200石灰石取料機(90kW,1480rpm)

        圖6 永磁型號:MGTL16/250窯斗提升機(110kW,1480rpm)

        3 大連電廠干式排渣系統(tǒng)限矩型永磁聯(lián)軸器設(shè)計及運行情況

        華能大連電廠原有一級碎渣機與電機之間以液力耦合器連接,依靠耦合器內(nèi)的油來傳遞電機扭矩。當(dāng)過載時,溫度升高,液力耦合器易熔塞熔爆,耦合器內(nèi)的油溢出,實現(xiàn)碎渣機與電機的脫開。由于作業(yè)環(huán)境中時常出現(xiàn)粉塵,造成耦合器內(nèi)的軸承磨損嚴(yán)重,使耦合器故障率高,增加了備件消耗,也為維保人員的維護(hù)增加了工作量。耦合器一旦發(fā)生故障需要將干渣外排,使現(xiàn)場環(huán)境遭受污染。且過載時情況差異,導(dǎo)致偶爾會發(fā)生易熔塞未熔爆,電機振動過大地腳螺栓斷裂、電機飛出的嚴(yán)重后果。過載時造成現(xiàn)場滿是油污,增加了現(xiàn)場火災(zāi)風(fēng)險。

        為減少設(shè)備故障與維護(hù)檢修成本,消除安全隱患,對現(xiàn)有一級碎渣機進(jìn)行電機過載自動保護(hù)優(yōu)化改造,采用非接觸的限矩型永磁聯(lián)軸器替換原液力耦合器。一級碎渣機出現(xiàn)卡咬過載時,即達(dá)到設(shè)定的最大扭矩,永磁聯(lián)軸器自動脫開,電機空載,保護(hù)電機減速機,故障處理完畢后,電機啟動,自動吸附,到額定出力,帶載啟動,大大降低了檢修難度,縮短排渣系統(tǒng)故障恢復(fù)時間。

        表1 一級碎渣機參數(shù)表

        圖7 改造后現(xiàn)場圖

        限矩型永磁聯(lián)軸器在電廠干式排渣系統(tǒng)應(yīng)用后,展現(xiàn)出液力耦合器的優(yōu)越性。優(yōu)勢如下:一是設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性得到了顯著提升。限矩型永磁聯(lián)軸器本身故障率低,運行穩(wěn)定,過載時能夠?qū)崿F(xiàn)電機與碎渣機的自動脫開,排除障礙后可立即恢復(fù)運行。無需介質(zhì)油也大大降低了現(xiàn)場火災(zāi)的風(fēng)險,提升了設(shè)備運行安全性。

        二是降低了現(xiàn)場環(huán)境污染的可能性[2]。減少了干渣外排,過載時不再產(chǎn)生大量油污,為現(xiàn)場的環(huán)境保護(hù)做出了貢獻(xiàn)。三是降低了維護(hù)成本?,F(xiàn)場粉塵對永磁聯(lián)軸器幾乎沒有磨損的影響,日常維護(hù)便捷,更無需清理現(xiàn)場油污,減少了維護(hù)的工作量。目前,限矩型永磁聯(lián)軸器運行穩(wěn)定,也提升了整套干渣系統(tǒng)的安全可靠性。

        4 結(jié)論

        通過對釹鐵硼永磁體特性的開發(fā)利用,實現(xiàn)扭矩的空中傳遞,通過空氣間隙傳遞扭矩,完全斷開干渣機減速機與電機。電機端連接導(dǎo)體盤,減速機端連接永磁體盤,電機啟動,帶動導(dǎo)體盤旋轉(zhuǎn),相對永磁體盤運動,切割磁力線,在導(dǎo)體盤內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)磁場,產(chǎn)生相互的吸引,拉近永磁體盤,達(dá)到最小間隙,逐步帶動永磁體盤旋轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速,鋼帶過載時,扭矩增大,減速機與永磁體盤轉(zhuǎn)速降低,永磁體盤與導(dǎo)體盤相互作用力降低,永磁體盤遠(yuǎn)離導(dǎo)體盤,達(dá)到最大間隙,電機空載。通過調(diào)整永磁體盤與導(dǎo)體盤最小間隙大小,可調(diào)整過載脫開扭矩,適用于各種燃煤工況。

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