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经济型的改造方案主要是将液力耦合器转换为限矩型永磁联轴器。将电机和负载拆开,拆除液力耦合器,替换为永磁联轴器,连接好后调整永磁耦合器,然后将辅电机端的超越离合器拆除,安装成调速型的永磁联轴器,再对空预器进行调试,确保永磁耦合器联接处无振动和杂音。该解决方案不仅提高了系统的安全性能,降低了系统运行的成本,增加了空预器的常规使用的寿命,也隔离了辅电机和减速器,实现了可随时拆除的功能,并能保证主电机正常运行。
传统的空预器传送系统中主电机会使用液力耦合器带动空预器的运行和转动,液力耦合器的漏油现象根本原因在于空预器振动过大和本身制造质量较差。入口烟气温度、烟气量是影响空预器振动的根本原因,传动装置的大齿轮和围带也会使空预器的产生振动,振动的过程,液力耦合器的轴承会逐渐松动,同时空预器在运行过程中会产生不同负荷要求,转子会出现不同的膨胀量,因此导致了空预器在主电机轴和液力耦合器联接的骨架密封处出现漏油的现象。液力耦合器的质量是造成漏油的另一个重要的原因,轴承外圈在连接处密封不严格,轴承会自行松动,还有掉落的可能性,骨架的密封空隙较大,加大了骨架的磨损,再加上热胀冷缩的原因,夏季温度厂内温度过高,轴承和骨架损坏的几率更大。据统计,夜里耦合器的平均常规使用的寿命仅半年。
永磁联轴器具有其独特的性能,也是目前永磁联轴器应用广泛的根本原因。利用永磁联轴器改造后的空预器减速装置有较多的相对优势。第一,带缓冲的软启动功能,减小电机的启动冲击电流,延长设备常规使用的寿命。第二,容忍较大的安装对中误差,使得安装调试过程简易,由于是非刚性机械连接,可以有效减小振动。第三,对恶劣环境(高尘、有毒、污染、危险等)的适应能力优良,维护简单,无损耗件,接近于免维护。第四,无转向限制,不会因转向改变而发生损坏。第五,能轻松实现无密封,零泄露,不产生污染物。第六,节约能源的效果显著,无级调速,经济性能优良。第七,堵转保护功能,提高了系统的可靠性。第八,无谐波危害,不会对动力设备、电网安全等产生干扰危害。第九,环保无污染。第十,常规使用的寿命高达到25年以上。
电厂空预器主电机与减速机一般会用液力偶合器联接,对中偏差大,振动大,易引起电机经常性故障停机,维护成本非常高,不仅大量浪费能源,效率低下,而且大幅度的降低了总系统的安全可靠性。永磁联轴器对电厂来说是一项突破性的新型技术,它具有高效率节约能源、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统常规使用的寿命等特点,通过对电厂传统的空预器减速机装置进行升级改造,可以轻松又有效的提高空气预热器传动系统的常规使用的寿命,减少空预器减速装置故障次数。
据某厂的记录资料显示,2013年检修的空预器更换了新的液力耦合器,各项指标正常,但在运行一段时间以后,于2014年出现了主电机漏油事件,造成了单侧风烟系统停运,增加了空预器的维护成本,较大的资源浪费。
超越离合器是辅电机运行时重要的部件,而我国的超越离合器大多为进口产品,不仅价格昂贵,在超越离合器出现损坏之后,不能及时供货,而且会出现空转等现象,导致辅电机与超越离合器之间产生脱离障碍,使辅电机被动运行,处于发电状态,无法正常驱动主电机,导致运行故障,从而加速了与减速机之间的轴承磨损速度,较大程度的降低了超越离合器的常规使用的寿命。再加上轴承运行时温度过高,在运行过程中有难以添加油脂,但冷却效果较差,也影响了空预器的使用效率。宁海电厂生产的三分仓回转式空预器于2009年10月投运,在一年时间内便出现了超越离合器轴承故障,严重影响了机组运行的效率,增大了系统的运行风险。
永磁联轴器通过稀土永磁体之间的相互作用,对原动机和工作机进行连接,是一种不需要机械对装置之间联接的新型联轴器,其依靠磁场的作用进行机械之间的能量传送,目前大范围的使用在化工和电厂等行业。永磁联轴器具有导体盘,而装有强力稀土磁铁的磁盘会产生超强的磁场,电机的转动则会带动导体盘在其中切割磁力線,从而在导体盘中产生涡电流,从而相对导磁盘产生了反感磁场,两者之间形成了相对运动,实现了气隙磁场传递扭矩的作用,然而气隙大小不同会影响扭矩大小,气隙越大,扭矩越小,两者形成了反比关系,当气隙为3.2mm时,负载转速能达到电机转速的98%,以此来实现了电机最大的运行效率。
永磁联轴器本体由内转子和外转子构成,内转子中含有一个镶有由强力稀土磁铁组成的永磁体铝盘,外转子则是一个导磁体盘,常用的制作材料一般为铜或铝,两端分别为电机端和减速机端,电机端连接联轴器的外转子,并且含有输入端法兰,减速机端也就是负载轴与内转子相连接,含有输出端法兰,两端均配有一个胀套。
提升性能的改造方法主要是将液力耦合器更换为限矩型永磁联轴器,同时拆除超越离合器和减速装置,将辅电机替换为1470转每分钟或740转每分钟的双速电机。其运行机理大致上可以分为三种,一是主电机正常运行,辅电机在永磁联轴器的作用下脱离了主电机。二是主电机发生故障,辅电机高压高速运转,成为了备电机。永磁联轴器使减速机依然稳定的给系统输入动力,因此并不影響空预器的运行,辅电机也极大的发挥了备电机的作用。三是主电机故障,启用低速的辅电机,实现传统传动系统辅电机的作用。主要是通过增大调速联轴器的输入转速和减速机的输入转速,辅电机自身则低速运行,控制工作速度为0.25转每分钟。在做改造之后,系统的总体结构并没发生较大的变化,但是增加了系统整体的运行效率和实用性,构造简单,降低了维修费用,也能进一步保证空预器在主电机故障之后依然能够正常运行,给机组的安全提供了双重保障。
空气预热器是锅炉的重要附件,其主要由主电机、辅电机、超越离合器、液力耦合器、减速机、气动马达等组成。由于锅炉型号有所区别,主电机的运行功率主要有45kW、37kW、22kW,其转速通常为每分钟1480转,通过与液力耦合器或永磁联轴器带动减速箱,运行空预器。辅电机是主电机的备用动力,一般在主电机发生故障之后使用,其运行功率一般为11kW和15kW两种,转速为780转每分钟或1475转每分钟。辅电机是经过一定的比例通过减速机降速以后,通过超越离合器驱动减速箱使空预器正常运行。但是当空预器需要冲洗或低速盘车时,通过气动马达驱动减速箱使其空预器运行。
空气预热器简称空预器,是发电厂必不可少的热交换器,然而由于空预器传动装置性能不够稳定,如液力耦合器漏油、减震垫磨损、联轴器磨损,易引起空预器停转,对机组的安全稳定运行造成了极大的威胁,也增加了电厂的维修成本,因此通过对空预器减速机装置改造成永磁联轴器,提升空预器的安全稳定运行,具备极其重大的意义和作用。