永磁偶合技术在电厂空气预热器主电机减速机装置上的应用研究

1 空气预热器永磁偶合技术改造意义

某火电厂660MW机组锅炉型SG-2010/2空预器主体型式为容克式空气预热器2-32.5VI（50℃）-2300SMRC，制造厂商为上海锅炉厂有限公司，出厂编号770076―1―8642，空预器减速机型号为SBWL-RO02/315-01A，英国进RENOLD HC系列。

改造前，空气预热器主要存在如下问题：

2012年5月2日，#1炉A空预器易容塞漏油，点检时及时发现，停空预器更换易熔塞，2012年5月8日，#1炉B又发生一样的缺陷；幸亏问题及时发现，若发现不及时，会造成以下影响：

（1）空预器停转，机组被迫减负荷换易熔塞，加油等。

（2）空预器停转后，一面受热，一面不受热，造成旋转体较大变形、卡死，严重损坏旋转体，后果不堪设想。

目前国内很多围带传动式空预器的传动为一台减速机配备一台主电机、一台副电机以及一台气动马达形式。主电机和减速箱中间通过液力联轴器连接，副电机与减速箱、气马达与减速箱配有超越离合器。液力偶合器具有启动冲击小，过载保护等功能。楔块式超越离合器的作用是当主电机运行时脱开与副电机、气动马达的旋转传动。目前从全国各个电厂空预器液力偶合器和超越离合器的使用反馈情况看，使用效果都不是很理想，国产液力偶合器质量较差，使用寿命短。各电厂主要以广东中兴、大连和上海交华生产的液力偶合器为主。进口液偶比国产稍好，但也有漏油情况的发生。超越离合器虽然为进口件，但也经常发生故障。这两个部件故障必然导致空预器停运，从而影响机组发电量以及设备安全运行。

目前，节能降耗已成为我国经济社会

发展的一项长期战略任务和基本国策，空预器主电机永磁偶合技术改造是完全有必要的，同时可消除设备上的安全隐患。

2、永磁偶合技术改造原理

永磁偶合器是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动（电动机）和被驱动（负载）侧没有机械链接。其工作原理是一端永磁体和另一端铜盘或铝盘（感应磁场）相互作用产生转矩。

磁感应是通过磁体和导体之间的相对运动产生的，也就是说，永磁偶合器的输出转速始终都比输入转速小，转速差称为滑差。典型情况下，在电动机满转时，永磁偶合器的滑差在1%到4%之间。

节能型（单盘）永磁偶合器由三个部件组成：

导磁转子:导磁体盘(铜或铝), 与电机轴连接

转轴连接壳与紧缩盘:以专利紧缩盘装置与电

机及负载轴连接

SHAPE * MERGEFORMAT

・2个独立组件，没有物理接触

・永磁偶合器利用磁感原理传输扭矩

・精密的磁转子组件里包含高能量的永磁体并连接在负载轴上

・精密的导体组件有钢盘或铝盘并连接在电机轴上

・磁铁和导体之间的相对运动产生涡流，并通过气隙传递扭矩

・正常工作期间，标准气隙能提供最高扭矩和最大的运行效率

永磁偶合器能显著改善系统运行特性。在启动负载之前永磁偶合器驱动电机空载启动，不仅降低了电动机的启动电流和减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能并延长电动机的工作寿命，而且极为有效地减小了启动时传动系统对减速机的破坏性张力，消除了减速机启动时产生的振荡，还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长电机、减速机等关键部件的使用寿命，保证了设备的安全可靠运行，有效地降低了设备维修及故障时间成本。

3、660MW机组空气预热器主电机永磁偶合技术改造应用研究

（1）由于永磁偶合器的安装方式简单，工程量小，它是取代原有的联轴器，安装在电机与负载之间的装置。根据运行实际要求，改造需要对现场运行结构进行配套改造，为了更好的实现零启动，不影响正常工作，方便以后检修等，整体改造包含以下几个方面：

改造前：

改造后：

电机底座需要加上螺杆式燕尾槽平台，需将原有电机底座向下去除螺杆式燕尾槽平台的厚度，将其固定于电机原有的刚性基础上即可，螺杆式燕尾槽平台改造图见下：

螺杆式驱动燕尾槽导轨平台是将电机固定在此平台上，通过手柄来控制电机移动距离，从而实现永磁偶合器气隙的变化，达到实现零启动效果，主电机需要检修时，将辅电机启动，停止主电机运行，通过摇动手柄将电机侧导体钢盘与永磁盘间气隙摇至最大，将其主电机调至维修范围即可。

注：两侧含有除尘风琴式防护罩，如下图所示：

（2）技术参数

项目实施后设备概况及主要技术指标

项目实施后对其进行技术改造，在电机与减速机两连接处加入永磁装置，永磁偶合器型号：WF-CV435S（单盘），传递极限扭矩713N*m（气隙3.2mm状态），导体转子转动惯量：0.944Kg*m2;永磁转子转动惯量：0.184Kg*m2；输入端法兰螺栓扭矩：47N*m；输出端法兰螺母扭矩：102N*m；产品可通过螺杆式燕尾槽平台装置来调节气隙，气隙可从3.2-91mm可调。

另加入装置：

（1）刚性基座、热轧槽钢

刚性基座与热轧槽钢材质：Q235-A

（2）螺杆式燕尾槽平台

螺杆式燕尾槽平台材质：球墨铸铁；导轨行程：0-91mm，带锁紧功能。螺杆式燕尾槽平台可根据现场实际运行参数，可手动进行摇动手柄距离变化而改变永磁盘与导体盘之间气隙的大小，正常运行可摇至调试完成后最小气隙，需要检修时，只需将摇柄向后摇到最大气隙即可，电机停止跟转，拆移电机安全便捷。

4．技术方案简介

具体方案为：把永磁盘装置通过胀紧套锁紧装置固定于减速机轴上；另外把电机、螺杆式燕尾槽平台、刚性基座、热轧槽钢与永磁导体钢盘组件固定于一体，保证永磁装置约为3.2-10mm，两轴中心高约为738mm；气隙可通过螺杆式燕尾槽平台从0-91mm范围可控，调试完成后，将螺杆式燕尾槽平台锁紧装置锁紧 。

永磁单盘传动器的结构

永磁单盘传动器由两个没有物理接触的独立部件组成：一个装在电机轴上装有导体的导体部件（简称导体盘）；一个装在负载轴上装有永磁体的精密永磁转子部件（简称永磁盘）。导体盘与永磁盘之间的气隙大小改变永磁偶合器的扭矩传递。在正常运行时最小气隙为5.2mm，这种小气隙提供大扭矩，运行效率最高，负载转速大约是电机转速的97%，当气隙为100mm时输出扭矩为零，负载停止转动。导磁盘与永磁盘之间的气隙允许输入轴与输出轴之间的对中误差，并隔离振动，同时具备缓冲启动功能。在启动时，气隙调至最大状态，电机空载启动，移动电机使气隙逐渐减小时，负载慢慢开始受力转动，当气隙为最小时负载达到设计转速。

典型主体结构图

对于37kw/1470rpm的空预器主辅马达，选用安徽沃弗电力科技有限公司沃弗永磁偶合器WF-CV435S（单盘） ，考虑到空预期设备的可靠性，辅助马达必须时刻处于备用，而且主辅马达切换时间要尽量的短暂，最好少于20s，当主马达损坏时，辅助马达接受DCS的命令，通电投入运行，这时候可将主马达通过气隙调整装置，推开并检修，即可实现不停机检修，然后再不停机回复备用等功能。

设计草图

考虑到空预期会发生堵转，最好在DCS上设置电流保护，当过流1.5倍，持续3S即为堵转状态，可切换备用，或过流超过3倍以上，速断保护，切换备用电机。

表一 实测空预器主电机改造前数据 表二 实测空预器主电机改造后数据