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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