淺談空預(yù)器減速機裝置改造永磁聯(lián)軸器

賀峰 古魯華

摘 要：空氣預(yù)熱器簡稱空預(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)，對機組的安全穩(wěn)定運行造成了極大的威脅，也增加了電廠的維修成本，因此通過對空預(yù)器減速機裝置改造成永磁聯(lián)軸器，提升空預(yù)器的安全穩(wěn)定運行，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)器主電機與減速機通常采用液力偶合器聯(lián)接，對中偏差大，振動大，容易造成電機經(jīng)常性故障停機，維護成本非常高，不僅大量浪費能源，效率低下，而且大大降低了整個系統(tǒng)的安全可靠性。永磁聯(lián)軸器對電廠來說是一項突破性的新型技術(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、減少系統(tǒng)維護和延長系統(tǒng)使用壽命等特點，通過對電廠傳統(tǒng)的空預(yù)器減速機裝置進行升級改造，可以有效的提高空氣預(yù)熱器傳動系統(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)軸器簡述及相對優(yōu)勢

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，對原動機和工作機進行連接，是一種不需要機械對裝置之間聯(lián)接的新型聯(lián)軸器，其依靠磁場的作用進行機械之間的能量傳送，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，而裝有強力稀土磁鐵的磁盤會產(chǎn)生超強的磁場，電機的轉(zhuǎn)動則會帶動導(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，從而相對導(dǎo)磁盤產(chǎn)生了反感磁場，兩者之間形成了相對運動，實現(xiàn)了氣隙磁場傳遞扭矩的作用，然而氣隙大小不同會影響扭矩大小，氣隙越大，扭矩越小，兩者形成了反比關(guān)系，當氣隙為3.2mm時，負載轉(zhuǎn)速能夠達到電機轉(zhuǎn)速的98%，從而實現(xiàn)了電機最大的運行效率。

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)子中含有一個鑲有由強力稀土磁鐵組成的永磁體鋁盤，外轉(zhuǎn)子則是一個導(dǎo)磁體盤，常用的制作材料一般為銅或鋁，兩端分別為電機端和減速機端，電機端連接聯(lián)軸器的外轉(zhuǎn)子，并且含有輸入端法蘭，減速機端也就是負載軸與內(nèi)轉(zhuǎn)子相連接，含有輸出端法蘭，兩端均配有一個脹套。

1.3 永磁聯(lián)軸器的相對優(yōu)勢

永磁聯(lián)軸器具有其獨特的性能，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優(yōu)勢。第一，帶緩沖的軟啟動功能，減小電機的啟動沖擊電流，延長設(shè)備使用壽命。第二，容忍較大的安裝對中誤差，使得安裝調(diào)試過程簡易，由于是非剛性機械連接，可以有效減小振動。第三，對惡劣環(huán)境（高塵、有毒、污染、危險等）的適應(yīng)能力優(yōu)良，維護簡單，無損耗件，接近于免維護。第四，無轉(zhuǎn)向限制，不會因轉(zhuǎn)向改變而發(fā)生損壞。第五，可以實現(xiàn)無密封，零泄露，不產(chǎn)生污染物。第六，節(jié)能效果顯著，無級調(diào)速，經(jīng)濟性能優(yōu)良。第七，堵轉(zhuǎn)保護功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。第八，無諧波危害，不會對動力設(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，使用壽命高達到25 年以上。

2 空預(yù)器減速機應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 空預(yù)器傳動系統(tǒng)簡述

空氣預(yù)熱器是鍋爐的重要附件，其主要由主電機、輔電機、超越離合器、液力耦合器、減速機、氣動馬達等組成。由于鍋爐型號有所區(qū)別，主電機的運行功率主要有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)軸器帶動減速箱，運行空預(yù)器。輔電機是主電機的備用動力，一般在主電機出現(xiàn)故障之后使用，其運行功率一般為11kW和15kW兩種，轉(zhuǎn)速為780轉(zhuǎn)每分鐘或1475轉(zhuǎn)每分鐘。輔電機是經(jīng)過一定的比例通過減速機降速以后，通過超越離合器驅(qū)動減速箱使空預(yù)器正常運行。但是當空預(yù)器需要沖洗或低速盤車時，通過氣動馬達驅(qū)動減速箱使其空預(yù)器運行。

2.2 液力耦合器漏油嚴重

傳統(tǒng)的空預(yù)器傳送系統(tǒng)中主電機會使用液力耦合器帶動空預(yù)器的運行和轉(zhuǎn)動，液力耦合器的漏油現(xiàn)象主要原因在于空預(yù)器振動過大和本身制造質(zhì)量較差。入口煙氣溫度、煙氣量是影響空預(yù)器振動的主要原因，傳動裝置的大齒輪和圍帶也會使空預(yù)器的產(chǎn)生振動，振動的過程，液力耦合器的軸承會逐漸松動，同時空預(yù)器在運行過程中會產(chǎn)生不同負荷要求，轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)不同的膨脹量，因此導(dǎo)致了空預(yù)器在主電機軸和液力耦合器聯(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重要的原因，軸承外圈在連接處密封不嚴格，軸承會自行松動，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，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，各項指標正常，但在運行一段時間之后，于2014年出現(xiàn)了主電機漏油事件，造成了單側(cè)風煙系統(tǒng)停運，增加了空預(yù)器的維護成本，較大的資源浪費。

2.3 超越離合器空轉(zhuǎn)故障

超越離合器是輔電機運行時重要的部件，而我國的超越離合器大多為進口產(chǎn)品，不僅價格昂貴，在超越離合器出現(xiàn)損壞之后，不能及時供貨，而且會出現(xiàn)空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，導(dǎo)致輔電機與超越離合器之間產(chǎn)生脫離障礙，使輔電機被動運行，處于發(fā)電狀態(tài)，無法正常驅(qū)動主電機，導(dǎo)致運行故障，從而加速了與減速機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。再加上軸承運行時溫度過高，在運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，在一年時間內(nèi)便出現(xiàn)了超越離合器軸承故障，嚴重影響了機組運行的效率，增大了系統(tǒng)的運行風險。

3 空預(yù)器裝置改造方案

3.1 經(jīng)濟實用型

經(jīng)濟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。將電機和負載拆開，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，再對空預(yù)器進行調(diào)試，確保永磁耦合器聯(lián)接處無振動和雜音。該解決方案不僅提高了系統(tǒng)的安全性能，降低了系統(tǒng)運行的成本，增加了空預(yù)器的使用壽命，也隔離了輔電機和減速器，實現(xiàn)了可隨時拆除的功能，并能保證主電機正常運行。

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，同時拆除超越離合器和減速裝置，將輔電機替換為1470轉(zhuǎn)每分鐘或740轉(zhuǎn)每分鐘的雙速電機。其運行機理主要分為三種，一是主電機正常運行，輔電機在永磁聯(lián)軸器的作用下脫離了主電機。二是主電機出現(xiàn)故障，輔電機高壓高速運轉(zhuǎn)，成為了備電機。永磁聯(lián)軸器使減速機依然穩(wěn)定的給系統(tǒng)輸入動力，因此并不影響空預(yù)器的運行，輔電機也極大的發(fā)揮了備電機的作用。三是主電機故障，啟用低速的輔電機，實現(xiàn)傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)輔電機的作用。主要是通過增大調(diào)速聯(lián)軸器的輸入轉(zhuǎn)速和減速機的輸入轉(zhuǎn)速，輔電機自身則低速運行，控制運行速度為0.25轉(zhuǎn)每分鐘。在進行改造之后，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)整體的運行效率和實用性，構(gòu)造簡單，降低了維修費用，也能進一步保證空預(yù)器在主電機故障之后依然能夠正常運行，給機組的安全提供了雙重保障。

4 改造結(jié)果對比

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，使主馬達具有緩沖功能，也實現(xiàn)了主電機與齒輪箱之間的非機械聯(lián)接，并且使其具有了扭矩限制功能。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)測試顯示，在環(huán)境溫度為8度時，根據(jù)對空預(yù)器輸入轉(zhuǎn)速、氣隙、輸入轉(zhuǎn)矩等進行調(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。因此也進一步說明了永磁聯(lián)軸器能夠減少傳統(tǒng)傳動器的故障率和振動，保證了機器的長久運行，避免了空預(yù)器漏油、溫度升高而產(chǎn)生的熔塞問題，降低了機器重復(fù)性的維修次數(shù)和維護成本。

5 結(jié)論

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

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