空氣預熱器減速機液力偶合器故障分析及對策

袁建飛

摘? 要：文章介紹了某電站鍋爐空氣預熱器減速機頻繁損壞的情況，分析了造成液力偶合器損壞的原因，并在此基礎上提出了通過技術革新手段解決該問題的對策。

關鍵詞：空氣預熱器;減速機;偶合器;原因分析;對策

中圖分類號：TK223 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）36-0079-02

Abstract： This paper introduces the frequent damage of the reducer of the air preheater of a power station boiler， analyzes the causes of the damage of the hydraulic coupling， and puts forward the countermeasures to solve the problem by means of technical innovation.

Keywords： air preheater; reducer; coupling; cause analysis; countermeasure

1 設備簡介

秦皇島發電有限責任公司（以下簡稱公司）3、4號鍋爐空氣預熱器傳動裝置為上海鍋爐廠生產的W125型減速箱，該型減速箱由電動機、液力偶合器、減速器、傳動齒輪、傳動裝置支承等組成，目前3、4號鍋爐空氣預熱器使用的液力偶合器為雙腔限矩型液力偶合器，其型號為YOXD280。雙腔液力偶合器特點：工作腔內有兩個泵輪和渦輪，傳遞功率近似等于單腔的1倍，徑向尺寸小而軸向尺寸長。常用在軸向尺寸無限制而徑向尺寸要求盡量小的場合。

2 現存問題

2012年1月至2014年6月，兩年半的時間內，3、4號爐空氣預熱器減速箱液力偶合器共更換12臺，其中發生故障5次，造成機組被迫低負荷消缺4次，兩臺機組因液力偶合器故障年平均低負荷消缺1.6次，損壞時的典型異常現象表現為偶合器圓周跳動大，減速箱一軸側及電機側振動值相繼超標，解體檢查發現偶合器兩側軸承均損壞，軸承保持架碎裂、偶合器骨架密封損壞。目前對其采取的檢修維護策略是每個機組小修周期無論液偶是否損壞均對其更換處理，但從上述統計數據來看，目前液力偶合器的設備狀態已經無法滿足發電機組一個計劃檢修周期（約一年半）內安全運行的最低需求，給機組安全、經濟運行帶來了較大影響，已經成為一個亟待解決的疑難設備問題。

3 液力偶合器損壞原因分析

液力偶合器運行中故障頻發是一個由來已久的疑難設備問題，自1995、1996年3、4號機組相繼投運以來，公司前后多位技術人員對該問題展開過研究，也采取了一定的對策，在吸取既有研究成果的基礎上，經深入現場反復研究，基于目前的認知，認為液力偶合器頻繁損壞的原因主要有以下幾點：

3.1 YOXD280型液力偶合器與電機額定功率不匹配，同時輸入輸出軸尺寸超出了該型液偶的最大要求值

2005年11月，公司技術人員曾就該問題到液偶的生產廠家大連液力機械有限公司和大連液力偶合器有限公司進行專題調研，調研結論為設備選型可能存在問題，YOXD280型液力偶合器適用電機功率為9～17kW，而公司主驅電機功率為18.5kW，超出了該型號產品的使用范圍，因功率與主電機匹配YOX360型液力偶合器外形尺寸超出了主電機托架適用范圍，如改型需對托架進行改造涉及到測繪、加工等一系列問題，資金投入較大，故決定仍使用YOXD280型液力偶合器，但需使用進口軸承，使用#8長城液力傳動油，同時按照液偶說明書要求嚴格控制裝配精度。

對于以上的調研結論，筆者部分認可，但也有自己的思考和疑問，一是依據設備圖紙和說明書，W125型減速箱所配的液力偶合器型號應為280-DT（現場設備銘牌為TD280），而非YOXD280，280-DT型液力偶合器的電機適用功率為9.5～22kW，其適用范圍并未超出公司主驅電機的功率18.5kW。針對該問題，經與大連液力機械有限公司和大連液力偶合器有限公司的技術人員電話調研，得知280-DT（或TD280）型液力偶合器為液偶70年代從德國剛剛引進時的德國代號，目前國內已不生產，目前國內液力偶合器的生產和命名均采用國家標準GB/T5837-1993（液力偶合器 型式和基本參數），因此認為液力偶合器選型存在的問題并非始于減速箱制造廠家的初始設計（W125減速箱為上海鍋爐廠80年代開始生產的產品，依據為檔案室W125減速箱使用說明書），而是始于國內液力偶合器按照國家標準生產后造成目前無合適的型號適用于公司3、4號鍋爐的W125減速箱。二是參照大連液力偶合器有限公司提供的偶合器參數表，YOXD280型偶合器最大輸入軸/輸出軸尺寸為φ42mm/φ40mm，而配備于公司的YOXD280型偶合器輸入軸/輸出軸尺寸為φ48mm/φ42mm，在軸徑尺寸上超出了其標準范圍。因此公司3、4號鍋爐使用的是特殊尺寸的非標準YOXD280型液力偶合器。綜上所述，目前使用的YOXD280型液力偶合器與電機額定功率不匹配，同時輸入輸出軸尺寸超出了該型液偶的最大要求值，是造成偶合器損壞的原因之一。

3.2 液力偶合器安裝時無法采用百分表等精密儀器進行精細找正對中

大連液力偶合器有限公司的限矩型液力偶合器說明書中就液力偶合器的安裝做了如下要求，電機軸與工作軸同軸度徑向誤差應≤0.2mm，端面偏差≤0.5mm，用平尺或百分表進行測量，如超差，必須調整到允差范圍內。經現場跟蹤偶合器安裝過程，發現現場因電機托架部位狹小，不具備使用百分表進行測量的條件，只能使用鋼板尺或者塞尺進行測量，用鋼板尺或塞尺測量的誤差較大，更多的依靠安裝人員的經驗和操作技能，因此可以推斷，偶合器安裝找正誤差較大。

YOXD280型液力偶合器內部所使用的軸承為6013深溝球軸承，其軸向游隙很小，承受軸向沖擊的能力非常小，偶合器安裝找正誤差大加之減速箱一軸在運行中的正常竄動將對軸承形成沖擊力，長期運行造成液力偶合器內部軸承損壞。因此認為液力偶合器安裝時無法采用百分表等精密儀器進行精細找正對中是液偶頻繁損壞的另一個原因。

3.3 圍帶傳動的預熱器減速箱在機組啟停或變負荷過程中會產生較大振動

3、4號鍋爐空氣預熱器均采用圍帶傳動的驅動方式，因預熱器轉子直徑較大（10.33米），在熱態下預熱器轉子要發生蘑菇狀熱變形，各個負荷下空預器轉子膨脹量各不相同，煙溫的高低直接影響空預器轉子向外向下的膨脹量，較大的膨脹量直接影響了大齒輪和圍帶的嚙合，在機組啟停或變負荷時導致減速箱整體振動偏大。振動的大小取決于空預器入口煙氣溫度、煙氣量及減速箱大齒輪和圍帶的嚙合情況。長期的振動將有可能導致液偶軸承松動直至損壞，同時也增加了骨架密封漏油的可能。因此認為圍帶傳動的預熱器減速箱在機組啟停或變負荷過程中會產生較大振動是液偶頻繁損壞的另一個原因。

以上三個原因是筆者基于目前的認知對液力偶合器頻繁損壞進行的原因分析，可以看出，在三個原因中，原因一可以通過對電機托架進行改造，同時液力偶合器換型（更換為YOX360單腔型）予以解決;而第二、三個原因為電站鍋爐圍帶式驅動的空氣預熱器存在的通病，目前尚無合理的解決辦法。

綜上所述，目前液力偶合器的設備狀態已經無法滿足發電機組一個計劃檢修周期（約一年半）內安全運行的最低需求，給機組安全、經濟運行帶來了較大影響，同時造成該問題的某些因素無法用通常的辦法進行解決，因此有必要通過技術革新對該設備疑難問題進行徹底解決。

4 對策措施

經電話調研了解，磁力偶合器技術已得到大型鍋爐制造廠家的青睞，并在電站鍋爐空氣預熱器上得到了廣泛運用，同時與公司3、4號鍋爐型號、預熱器型號、減速箱型號三者均一致的發電廠也實施了磁力偶合器改造，目前運行良好，說明該項改造是可行的。針對3、4號爐空氣預熱器的磁力偶合器改造可行性方案如下：

根據前文對磁力偶合器換型必要性和可行性的分析，同時根據對3、4號爐空預器及原液力偶合器的結構特點及技術參數，確定3、4號鍋爐空氣預熱器減速箱磁力偶合器改造應采用限矩型磁力偶合器。

利用機組計劃檢修的機會，實施3、4號鍋爐空氣預熱器減速箱磁力偶合器換型改造。

建議在資金允許的情況下，利用機組計劃檢修的機會，對1、2號鍋爐空氣預熱器減速箱實施磁力偶合器改造。

5 預期效果

改造前后的安全、經濟性對比如下：

通過上述分析和調研，可以看出，磁力偶合器能夠解決3、4號爐空氣預熱器減速箱液力偶合器目前存在的問題和隱患，其技術狀態完全滿足發電機組一個計劃檢修周期（約一年半）內安全運行的最低需求，因此從安全可靠性角度來講，磁力偶合器優于液力偶合器。

磁力偶合器的設計壽命一般為25年，從前述磁力偶合器的技術特點可以預估，其在空氣預熱器上應用實際壽命超過14年應是極大概率事件。

應該看到，之所以建議改用磁力偶合器，主要考慮其安全可靠性，這一點對于發電機組這樣的長期連續運行系統尤為重要。因此，從安全經濟性綜合角度來說，磁力偶合器優于液力偶合器。

6 結束語

經過前期精心論證和策劃，2015年公司利用機組計劃檢修的機會，對1、2、3、4號鍋爐空氣預熱器減速箱均實施了磁力偶合器改造，實施方案為拆除空氣預熱器減速箱液力偶合器，換型為磁力偶合器（永磁聯軸器），磁力偶合器可以完全替代液力偶合器的功能但不會增加任何的電氣、熱工、運行部分的改造或改變，改造后運行良好，未出現任何問題。綜上所述，磁力偶合器在安全經濟性綜合對比方面遠優于液力偶合器。通過將液力偶合器更換為磁力偶合器，徹底消除了鍋爐空氣預熱器減速箱液力偶合器現存的問題和隱患，使該設備疑難問題得以徹底解決，保證發電機組的長周期安全、穩定運行。

參考文獻：

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