新型机械传动装置在火力发电厂中的应用探讨

张少军

【摘要】锅炉空预器在电厂中极其重要，某些电厂设置为单台空预器，空预器停运后，锅炉无法运行。会严重影响到整个电厂的运行效率。本文就对某些电厂的空预器电机及传动装置故障进行了分析，接下来提出了有针对的诊断处理方法，对新型传动装置-永磁调速器产品进行了介绍，取得了较好的效果。笔者希望本文对当前我国电厂空预器传动装置改造能有一定的借鉴与指导意义。

【关键词】空预器；故障；永磁调速器；传动机构

引言：

为了保证火力发电企业空预器安全运行，从源头上克服空预器停运问题，空预器停运后，锅炉无法运行甚至会导致高温烟气侧的转子发生永久性变形而损坏设备，所以具有高可靠性的转子驱动装置是回转式空预器正常运转的必要条件。

某公司锅炉空预器设置为单台空预器，空气预热器的转子重达上百吨，直径二十米，转动速度约1r/min，具有启动力矩大、转动惯量大、正常转动时，驱动力矩较小的特点。

空预器驱动电机由主电机和辅助电机组成。主、辅助电机均可驱动空预器转动，在运行中主电机故障时，通过DCS将主电机切换为辅助电机运行。主电机运行时，辅助电机停止（通过减速机内部辅助电机侧设置超越离合器实现）；辅助电机运行时，主电机被动连续运转。但存在以下技术缺陷：

1. 电机安装方式为靠背轮连接，主电机故障时，辅助电机运行，主电机无法在不停运空预器时进行检修，空预器减速机可靠性直接降低，易造成机组非停事故。

2.电机与减速箱采用机械刚性联结，在空预器电机发生过载时，易造成电流升高，电机烧损。

针对以上问题，公司将主电机传动装置改造为超离合永磁调速器，主电机与减速机之间通过磁力传递扭矩，永磁调速器由导体转子、永磁转子两部分组成，永磁转子装到减速机轴上，导体转子装在固定支架上，导体转子与主电机通过靠背轮连接；导体转子设置电动执行器，通过电动执行器调整磁力间隙，完成电机转速从零到额定转速之间的运行。

1. 永磁调速器特点

1.具有离合作用，可实现机械在启动、停车、齿轮箱的变速、传动轴间的同步等要求。2.无级平滑调速，节能效果显著。3.电机可轻载或空载启动，提高电机启动能力、保护电机、防止过载、减少冲击和振动、协调多机驱动的负荷分配，同时，在电机转速基本不变的情况下实现输出转速的无级调节，减小电流冲击，延长电机使用寿命。4.允许较大的安装对中误差，简化安装调试过程。5.非刚性连接，能降低或者隔离振动。6.结构简单，安装方便，运行稳定。7.适应各种恶劣环境，无密封、零泄漏，磁场定向，不产生污染物。不产生谐波，无EMI干扰问题。8.适用于需要软启动、负载易堵转、脉冲型负载、安装对中困难和调节转速下节能等场合。

2. 结构特征及工作原理

超离合永磁调速器由两个没有物理联接的独立部件组成，一个装有导体盘的导体转子部件，另一个装有高能永磁体的永磁转子部件。传动装置由铜转子、永磁转子和控制器三个部分组成。一般，铜转子（带铜环的钢制转子）与电机轴连接，永磁转子（带永磁材料的铝制转子）与工作机的轴连接。铜转子和永磁转子之间有空气间隙（称为气隙），而没有传递扭矩的机械连接。在电机转动时，铜转子的铜环上在切割永磁体的磁力线时产生感应涡电流，而感应涡电流的磁场与永磁体的磁场之间的作用力实现了电机与工作机之间的扭矩传递。当气隙小时，调速型永磁传动装置的传动能力强；相反，气隙大时传动能力小。而控制器可通过手动或控制信号调节空气隙的大小。对于自动控制系统，当控制器接到一个控制信号（如系统对压力、流量、电流或液面高度等要求进行调节的信号）后，控制器对信号进行识别、计算和转换后，给其执行元件发出调节指令，执行元件就会调节铜转子与永磁转子之间的气隙，从而改变工作机的工作点，即调节了工作机的转速和扭矩

永磁涡流传动装置包括调速型永磁涡流传动装置的输出扭矩等于输入扭矩，而其输出转速（即工作机转速）和输入转速（即电机转速）是不相等的，它们之间的差值与输入转速的比值称为转差率，额定转差率为1-4%。调速型永磁涡流传动装置对于不同负荷特性的工作状况有不同的调速范围。

典型的SCDB型超离合永磁调速器结构图

SCDB超离合永磁调速器基本结构如图所示，当外转臂转动时，通过内转臂套筒转化为直线运动，使导体转子轴向滑动，负载转速随着气隙的逐渐增大而减小。当气隙到达一定程度时，负载转速为0。

公司安装超离合调速器后，传动装置由原机械柱销连接改为磁力线，设备振动大为改观，电机振动、减速机振动、温升均在优良范围内，设备使用良好。由于超离合永磁调速器设备稳定，性能优越，减少设备事故，在电厂重要设备中，得到广泛应用。

综上所述，为有效提高机组可靠性，在风机、水泵等需要调节的系统中有着极其广泛的应用。电厂预热器用调速型永磁涡流传动装置拥有上述用途外，还具有工作机端与电机端完全离合的功能，即工作机端运转电机端完全停止。

【参考文献】[1] 黄华星，黄靖远《机械科学与技术》 发表: 2009年

[2]杨超君，管春松，丁磊，等. 盘式异步磁力联轴器传动 特性[J]. 《机械工程学报》，2014，50(1)：76-84