永磁偶合技術(shù)在電廠空氣預(yù)熱器主電機減速機裝置上的應(yīng)用研究

1 空氣預(yù)熱器永磁偶合技術(shù)改造意義

某火電廠660MW機組鍋爐型SG-2010/2空預(yù)器主體型式為容克式空氣預(yù)熱器2-32.5VI（50℃）-2300SMRC，制造廠商為上海鍋爐廠有限公司，出廠編號770076―1―8642，空預(yù)器減速機型號為SBWL-RO02/315-01A，英國進RENOLD HC系列。

改造前，空氣預(yù)熱器主要存在如下問題：

2012年5月2日，#1爐A空預(yù)器易容塞漏油，點檢時及時發(fā)現(xiàn)，?？疹A(yù)器更換易熔塞，2012年5月8日，#1爐B又發(fā)生一樣的缺陷；幸虧問題及時發(fā)現(xiàn)，若發(fā)現(xiàn)不及時，會造成以下影響：

（1）空預(yù)器停轉(zhuǎn)，機組被迫減負荷換易熔塞，加油等。

（2）空預(yù)器停轉(zhuǎn)后，一面受熱，一面不受熱，造成旋轉(zhuǎn)體較大變形、卡死，嚴重損壞旋轉(zhuǎn)體，后果不堪設(shè)想。

目前國內(nèi)很多圍帶傳動式空預(yù)器的傳動為一臺減速機配備一臺主電機、一臺副電機以及一臺氣動馬達形式。主電機和減速箱中間通過液力聯(lián)軸器連接，副電機與減速箱、氣馬達與減速箱配有超越離合器。液力偶合器具有啟動沖擊小，過載保護等功能。楔塊式超越離合器的作用是當主電機運行時脫開與副電機、氣動馬達的旋轉(zhuǎn)傳動。目前從全國各個電廠空預(yù)器液力偶合器和超越離合器的使用反饋情況看，使用效果都不是很理想，國產(chǎn)液力偶合器質(zhì)量較差，使用壽命短。各電廠主要以廣東中興、大連和上海交華生產(chǎn)的液力偶合器為主。進口液偶比國產(chǎn)稍好，但也有漏油情況的發(fā)生。超越離合器雖然為進口件，但也經(jīng)常發(fā)生故障。這兩個部件故障必然導致空預(yù)器停運，從而影響機組發(fā)電量以及設(shè)備安全運行。

目前，節(jié)能降耗已成為我國經(jīng)濟社會

發(fā)展的一項長期戰(zhàn)略任務(wù)和基本國策，空預(yù)器主電機永磁偶合技術(shù)改造是完全有必要的，同時可消除設(shè)備上的安全隱患。

2、永磁偶合技術(shù)改造原理

永磁偶合器是通過銅導體和永磁體之間的氣隙實現(xiàn)由電動機到負載的轉(zhuǎn)矩傳輸。該技術(shù)實現(xiàn)了在驅(qū)動（電動機）和被驅(qū)動（負載）側(cè)沒有機械鏈接。其工作原理是一端永磁體和另一端銅盤或鋁盤（感應(yīng)磁場）相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

磁感應(yīng)是通過磁體和導體之間的相對運動產(chǎn)生的，也就是說，永磁偶合器的輸出轉(zhuǎn)速始終都比輸入轉(zhuǎn)速小，轉(zhuǎn)速差稱為滑差。典型情況下，在電動機滿轉(zhuǎn)時，永磁偶合器的滑差在1%到4%之間。

節(jié)能型（單盤）永磁偶合器由三個部件組成：

導磁轉(zhuǎn)子:導磁體盤(銅或鋁), 與電機軸連接

轉(zhuǎn)軸連接殼與緊縮盤:以專利緊縮盤裝置與電

機及負載軸連接

SHAPE * MERGEFORMAT

?2個獨立組件，沒有物理接觸

?永磁偶合器利用磁感原理傳輸扭矩

?精密的磁轉(zhuǎn)子組件里包含高能量的永磁體并連接在負載軸上

?精密的導體組件有鋼盤或鋁盤并連接在電機軸上

?磁鐵和導體之間的相對運動產(chǎn)生渦流，并通過氣隙傳遞扭矩

?正常工作期間，標準氣隙能提供最高扭矩和最大的運行效率

永磁偶合器能顯著改善系統(tǒng)運行特性。在啟動負載之前永磁偶合器驅(qū)動電機空載啟動，不僅降低了電動機的啟動電流和減小對電動機的熱沖擊負荷及對電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電能并延長電動機的工作壽命，而且極為有效地減小了啟動時傳動系統(tǒng)對減速機的破壞性張力，消除了減速機啟動時產(chǎn)生的振蕩，還能大幅度減輕傳動系統(tǒng)本身所受到的啟動沖擊，延長電機、減速機等關(guān)鍵部件的使用壽命，保證了設(shè)備的安全可靠運行，有效地降低了設(shè)備維修及故障時間成本。

3、660MW機組空氣預(yù)熱器主電機永磁偶合技術(shù)改造應(yīng)用研究

（1）由于永磁偶合器的安裝方式簡單，工程量小，它是取代原有的聯(lián)軸器，安裝在電機與負載之間的裝置。根據(jù)運行實際要求，改造需要對現(xiàn)場運行結(jié)構(gòu)進行配套改造，為了更好的實現(xiàn)零啟動，不影響正常工作，方便以后檢修等，整體改造包含以下幾個方面：

改造前：

改造后：

電機底座需要加上螺桿式燕尾槽平臺，需將原有電機底座向下去除螺桿式燕尾槽平臺的厚度，將其固定于電機原有的剛性基礎(chǔ)上即可，螺桿式燕尾槽平臺改造圖見下：

螺桿式驅(qū)動燕尾槽導軌平臺是將電機固定在此平臺上，通過手柄來控制電機移動距離，從而實現(xiàn)永磁偶合器氣隙的變化，達到實現(xiàn)零啟動效果，主電機需要檢修時，將輔電機啟動，停止主電機運行，通過搖動手柄將電機側(cè)導體鋼盤與永磁盤間氣隙搖至最大，將其主電機調(diào)至維修范圍即可。

注：兩側(cè)含有除塵風琴式防護罩，如下圖所示：

（2）技術(shù)參數(shù)

項目實施后設(shè)備概況及主要技術(shù)指標

項目實施后對其進行技術(shù)改造，在電機與減速機兩連接處加入永磁裝置，永磁偶合器型號：WF-CV435S（單盤），傳遞極限扭矩713N*m（氣隙3.2mm狀態(tài)），導體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量：0.944Kg*m2;永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量：0.184Kg*m2；輸入端法蘭螺栓扭矩：47N*m；輸出端法蘭螺母扭矩：102N*m；產(chǎn)品可通過螺桿式燕尾槽平臺裝置來調(diào)節(jié)氣隙，氣隙可從3.2-91mm可調(diào)。

另加入裝置：

（1）剛性基座、熱軋槽鋼

剛性基座與熱軋槽鋼材質(zhì)：Q235-A

（2）螺桿式燕尾槽平臺

螺桿式燕尾槽平臺材質(zhì)：球墨鑄鐵；導軌行程：0-91mm，帶鎖緊功能。螺桿式燕尾槽平臺可根據(jù)現(xiàn)場實際運行參數(shù)，可手動進行搖動手柄距離變化而改變永磁盤與導體盤之間氣隙的大小，正常運行可搖至調(diào)試完成后最小氣隙，需要檢修時，只需將搖柄向后搖到最大氣隙即可，電機停止跟轉(zhuǎn)，拆移電機安全便捷。

4．技術(shù)方案簡介

具體方案為：把永磁盤裝置通過脹緊套鎖緊裝置固定于減速機軸上；另外把電機、螺桿式燕尾槽平臺、剛性基座、熱軋槽鋼與永磁導體鋼盤組件固定于一體，保證永磁裝置約為3.2-10mm，兩軸中心高約為738mm；氣隙可通過螺桿式燕尾槽平臺從0-91mm范圍可控，調(diào)試完成后，將螺桿式燕尾槽平臺鎖緊裝置鎖緊 。

永磁單盤傳動器的結(jié)構(gòu)

永磁單盤傳動器由兩個沒有物理接觸的獨立部件組成：一個裝在電機軸上裝有導體的導體部件（簡稱導體盤）；一個裝在負載軸上裝有永磁體的精密永磁轉(zhuǎn)子部件（簡稱永磁盤）。導體盤與永磁盤之間的氣隙大小改變永磁偶合器的扭矩傳遞。在正常運行時最小氣隙為5.2mm，這種小氣隙提供大扭矩，運行效率最高，負載轉(zhuǎn)速大約是電機轉(zhuǎn)速的97%，當氣隙為100mm時輸出扭矩為零，負載停止轉(zhuǎn)動。導磁盤與永磁盤之間的氣隙允許輸入軸與輸出軸之間的對中誤差，并隔離振動，同時具備緩沖啟動功能。在啟動時，氣隙調(diào)至最大狀態(tài)，電機空載啟動，移動電機使氣隙逐漸減小時，負載慢慢開始受力轉(zhuǎn)動，當氣隙為最小時負載達到設(shè)計轉(zhuǎn)速。

典型主體結(jié)構(gòu)圖

對于37kw/1470rpm的空預(yù)器主輔馬達，選用安徽沃弗電力科技有限公司沃弗永磁偶合器WF-CV435S（單盤） ，考慮到空預(yù)期設(shè)備的可靠性，輔助馬達必須時刻處于備用，而且主輔馬達切換時間要盡量的短暫，最好少于20s，當主馬達損壞時，輔助馬達接受DCS的命令，通電投入運行，這時候可將主馬達通過氣隙調(diào)整裝置，推開并檢修，即可實現(xiàn)不停機檢修，然后再不停機回復(fù)備用等功能。

設(shè)計草圖

考慮到空預(yù)期會發(fā)生堵轉(zhuǎn)，最好在DCS上設(shè)置電流保護，當過流1.5倍，持續(xù)3S即為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，可切換備用，或過流超過3倍以上，速斷保護，切換備用電機。

表一 實測空預(yù)器主電機改造前數(shù)據(jù) 表二 實測空預(yù)器主電機改造后數(shù)據(jù)