淺談空預器減速機裝置改造永磁聯軸器

賀峰 古魯華

摘 要：空氣預熱器簡稱空預器，是發電廠必不可少的熱交換器，然而由于空預器傳動裝置性能不夠穩定，如液力耦合器漏油、減震墊磨損、聯軸器磨損，容易造成空預器停轉，對機組的安全穩定運行造成了極大的威脅，也增加了電廠的維修成本，因此通過對空預器減速機裝置改造成永磁聯軸器，提升空預器的安全穩定運行，具有重要的意義和作用。

關鍵詞：空預器;永磁聯軸器;裝置改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.167

0 前言

電廠空預器主電機與減速機通常采用液力偶合器聯接，對中偏差大，振動大，容易造成電機經常性故障停機，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的安全可靠性。永磁聯軸器對電廠來說是一項突破性的新型技術，它具有高效節能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環境下應用、極大減少整體系統振動、減少系統維護和延長系統使用壽命等特點，通過對電廠傳統的空預器減速機裝置進行升級改造，可以有效的提高空氣預熱器傳動系統的使用壽命，減少空預器減速裝置故障次數。

1 永磁聯軸器簡述及相對優勢

1.1 永磁聯軸器工作原理

永磁聯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接的新型聯軸器，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。永磁聯軸器具有導體盤，而裝有強力稀土磁鐵的磁盤會產生超強的磁場，電機的轉動則會帶動導體盤在其中切割磁力線，從而在導體盤中產生渦電流，從而相對導磁盤產生了反感磁場，兩者之間形成了相對運動，實現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，兩者形成了反比關系，當氣隙為3.2mm時，負載轉速能夠達到電機轉速的98%，從而實現了電機最大的運行效率。

1.2 永磁聯軸器的基本構成

永磁聯軸器本體由內轉子和外轉子構成，內轉子中含有一個鑲有由強力稀土磁鐵組成的永磁體鋁盤，外轉子則是一個導磁體盤，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，電機端連接聯軸器的外轉子，并且含有輸入端法蘭，減速機端也就是負載軸與內轉子相連接，含有輸出端法蘭，兩端均配有一個脹套。

1.3 永磁聯軸器的相對優勢

永磁聯軸器具有其獨特的性能，也是目前永磁聯軸器應用廣泛的主要原因。利用永磁聯軸器改造后的空預器減速裝置有較多的相對優勢。第一，帶緩沖的軟啟動功能，減小電機的啟動沖擊電流，延長設備使用壽命。第二，容忍較大的安裝對中誤差，使得安裝調試過程簡易，由于是非剛性機械連接，可以有效減小振動。第三，對惡劣環境（高塵、有毒、污染、危險等）的適應能力優良，維護簡單，無損耗件，接近于免維護。第四，無轉向限制，不會因轉向改變而發生損壞。第五，可以實現無密封，零泄露，不產生污染物。第六，節能效果顯著，無級調速，經濟性能優良。第七，堵轉保護功能，提高了系統的可靠性。第八，無諧波危害，不會對動力設備、電網安全等產生干擾危害。第九，環保無污染。第十，使用壽命高達到25 年以上。

2 空預器減速機應用現狀

2.1 空預器傳動系統簡述

空氣預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別，主電機的運行功率主要有45kW、37kW、22kW，其轉速通常為每分鐘1480轉，通過與液力耦合器或永磁聯軸器帶動減速箱，運行空預器。輔電機是主電機的備用動力，一般在主電機出現故障之后使用，其運行功率一般為11kW和15kW兩種，轉速為780轉每分鐘或1475轉每分鐘。輔電機是經過一定的比例通過減速機降速以后，通過超越離合器驅動減速箱使空預器正常運行。但是當空預器需要沖洗或低速盤車時，通過氣動馬達驅動減速箱使其空預器運行。

2.2 液力耦合器漏油嚴重

傳統的空預器傳送系統中主電機會使用液力耦合器帶動空預器的運行和轉動，液力耦合器的漏油現象主要原因在于空預器振動過大和本身制造質量較差。入口煙氣溫度、煙氣量是影響空預器振動的主要原因，傳動裝置的大齒輪和圍帶也會使空預器的產生振動，振動的過程，液力耦合器的軸承會逐漸松動，同時空預器在運行過程中會產生不同負荷要求，轉子會出現不同的膨脹量，因此導致了空預器在主電機軸和液力耦合器聯接的骨架密封處出現漏油的現象。液力耦合器的質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，夏季溫度廠內溫度過高，軸承和骨架損壞的幾率更大。據統計，夜里耦合器的平均使用壽命僅半年。

據某廠的記錄資料顯示，2013年檢修的空預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年出現了主電機漏油事件，造成了單側風煙系統停運，增加了空預器的維護成本，較大的資源浪費。

2.3 超越離合器空轉故障

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品，不僅價格昂貴，在超越離合器出現損壞之后，不能及時供貨，而且會出現空轉等現象，導致輔電機與超越離合器之間產生脫離障礙，使輔電機被動運行，處于發電狀態，無法正常驅動主電機，導致運行故障，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，也影響了空預器的使用效率。寧海電廠生產的三分倉回轉式空預器于2009年10月投運，在一年時間內便出現了超越離合器軸承故障，嚴重影響了機組運行的效率，增大了系統的運行風險。

3 空預器裝置改造方案

3.1 經濟實用型

經濟型的改造方案主要是將液力耦合器轉換為限矩型永磁聯軸器。將電機和負載拆開，拆除液力耦合器，替換為永磁聯軸器，連接好后調整永磁耦合器，然后將輔電機端的超越離合器拆除，安裝成調速型的永磁聯軸器，再對空預器進行調試，確保永磁耦合器聯接處無振動和雜音。該解決方案不僅提高了系統的安全性能，降低了系統運行的成本，增加了空預器的使用壽命，也隔離了輔電機和減速器，實現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轉每分鐘或740轉每分鐘的雙速電機。其運行機理主要分為三種，一是主電機正常運行，輔電機在永磁聯軸器的作用下脫離了主電機。二是主電機出現故障，輔電機高壓高速運轉，成為了備電機。永磁聯軸器使減速機依然穩定的給系統輸入動力，因此并不影響空預器的運行，輔電機也極大的發揮了備電機的作用。三是主電機故障，啟用低速的輔電機，實現傳統傳動系統輔電機的作用。主要是通過增大調速聯軸器的輸入轉速和減速機的輸入轉速，輔電機自身則低速運行，控制運行速度為0.25轉每分鐘。在進行改造之后，系統的總體結構并沒有發生較大的變化，但是增加了系統整體的運行效率和實用性，構造簡單，降低了維修費用，也能進一步保證空預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速型永磁聯軸器，使主馬達具有緩沖功能，也實現了主電機與齒輪箱之間的非機械聯接，并且使其具有了扭矩限制功能。據相關數據測試顯示，在環境溫度為8度時，根據對空預器輸入轉速、氣隙、輸入轉矩等進行調整，得出了其額定扭矩約為238.4N.m，最大扭矩為596N.m，轉差率小于3%，導體盤的溫度小于80攝氏度，基本滿足了空預器的使用要求。因此也進一步說明了永磁聯軸器能夠減少傳統傳動器的故障率和振動，保證了機器的長久運行，避免了空預器漏油、溫度升高而產生的熔塞問題，降低了機器重復性的維修次數和維護成本。

5 結論

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

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