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1000MW机组锅炉空气预热器减速箱改永磁连接实施效果

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：朱红彬

[导读] 摘要：某电厂1000MW机组空气预热器减速箱在运行中缺陷频发，多次出现主辅电机高速轴油封渗漏现象；油路分配器管道过细，容易堵塞；辅电机高速轴的离合器可靠性差，在主电机出现故障切换辅电机时离合器易发生故障无法投用，导致机组出现非降。

        （国家能源集团谏壁发电厂江苏镇江 212000）
        摘要：某电厂1000MW机组空气预热器减速箱在运行中缺陷频发，多次出现主辅电机高速轴油封渗漏现象；油路分配器管道过细，容易堵塞；辅电机高速轴的离合器可靠性差，在主电机出现故障切换辅电机时离合器易发生故障无法投用，导致机组出现非降。因此，在计划性检修中，对空预器减速箱进行了改型更换，采用了永磁连接方式代替了对轮联轴器，取消了辅电机的离合器，加强了设备的可靠性，取得了显著的实施效果。
        关键词：空气预热器永磁连接
        1. 前言
        某电厂2×1000MW机组锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的3040t/h超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，型号为SG-3040/27.56-M538，单炉膛塔式布置，四角切向燃烧，摆动喷嘴调温，平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置，炉底采用干式排渣。在锅炉尾部布置两台转子直径为φ16370mm 的三分仓容克式空气预热器，配备RENOLD公司生产的HC315 105.19/1进口减速箱。该减速箱投产以来，经常出现油封渗油现象，电机转速高，主动轴靠油封处磨损失效，长期漏油无法根治；有时因主电机故障等原因需切换辅电机运行，但辅电机离合器可靠性不高，切换过程中受冲击大导致损坏；在运机组在降负荷更换减速箱时需要电机与减速箱联接找正，检修过程较长，对机组其它设备影响较大；另一方面，该减速箱为进口产品，维修费用高，备品备件采购周期长；减速箱箱体采用的是中分结构，箱体结合面一旦发生渗漏，必须将减速箱整个吊出后解体，才能处理，因此结构设计不合理，给检修工作带来了许多的不便。
        该厂空气预热器运行特点有：长期连续运行（一年到一年半）；经常参与深度调峰，空气预热器热态负载变动大。减速箱必须具有以下性能：具有较高的扭矩储备（2.5倍以上，即使电机烧毁，减速箱也不会受损），较好的运行参数(不发热、不漏油)，较强的综合运行性能(本体和外围设备都没有故障)。减速箱作为转动设备，轴封处是容易出现渗漏；减速箱内部齿轮结构必须要足够安全可靠，否则内部的齿轮一旦卡死，必然会导致空气预热器停转；减速箱更换维修时间长，设备可靠性一定要高。
        2. 减速箱主要改造工艺
        因为空气预热器减速箱经常发生故障，该厂决定对减速箱进行改造，采用国内对空气预热器驱动机构有成熟制造生产经验厂家的产品，减速箱与电机连接方式改为永磁连接方式，在空气预热器启动或切换主辅电机时，因永磁连接方式为非接触式连接，启动电流平稳，对输入轴及减速箱齿轮无冲击。改造后的减速箱还具有以下两个特点：一、减速箱主、辅电机均直接安装在减速箱上，更换电机时无需轴系找正，更换过程简单；二、设置电机滑动导轨，主电机有问题时能在线修理或更换。在机组计划性检修中，安装了经过改进设计的空气预热器减速箱，消除了原有减速箱多种缺陷，减速箱的运行参数优于原进口减速箱，减速箱的主要改进工艺如下：
        2.1 减速箱速比分配优化改进
        原进口减速箱采用四级电机驱动，减速箱输入轴处转速1480-1490转/分，油封唇口摩擦线速度约4.68m/s。减速箱改进为同功率6级电机驱动，减速箱输入轴处转速980转/分，油封唇口摩擦线速度约3.08m/s。唇口摩擦线速度降低35%，从而大大降低了油封唇口摩擦生热，减少了唇口磨损，减少了更换油封造成的人力、财力耗费，经济效益明显。
        同时，空预器减速箱的主要热损失和噪声区域也是集中在高速端，减速箱在输出参数不变的前提下，因为高速端速度调整，极大减少了减速箱的热量损失和噪声，减速箱运行参数明显优于原进口减速箱。
        2.2 减速箱结构性改进优化
        减速箱采用箱体和电机一体联接结构，并且更换非接触传动的永磁耦合器代替原来的金属联轴器。
        一体联接结构即减速箱和电机同体安装，电机不再依靠地脚支撑，而是靠法兰和减速箱联成一体。当减速箱承受载荷振动微量位移时，电机因为一体安装，随着主减速箱位移，不会造成电机轴和减速箱轴的错位偏差，从而极大改善输入轴的工况，提高高速端油封、键和轴承的使用寿命。
        永磁耦合器采用强磁力传递扭矩，非接触连接，没有刚性冲击，没有机械磨损，进一步改善输入端运转工况，提高减速箱寿命，减少更换油封、联轴器等外围部件的检修工作。由于是机械永磁结构，完全靠轴两端的磁力片互相的引力，因此不容易受到外界温度、电流、湿度所干扰，该永磁工艺可靠性有保障。
        2.3 在线更换电机的改进优化
        电动机虽不经常损坏，但由于工作环境灰尘多，连续运行时间长，温度高，电机的损坏往往具有突发性。一旦损坏，就是对机组运行的严重危害，必须尽早拆出维修，以免形成高速端运转阻力。新型减速箱采用了在线更换电机的技术，主要结构特点如下：
        2.3.1 采用减速箱和电机一体联接结构，并且更换非接触传动可以内外环分离的永磁耦合器。
        电机是在前端采用4颗M24的螺丝固定在减速箱箱体上，拆卸极为方便。采用定位孔，可以直接对电机进行定位，而无需进行耗时费力的找正工作，使得电机一旦发生故障后，可以立即将主电机滑移出来进行更换，大大缩短了检修消缺时间，降低机组降负荷运行时间，对运行设备的负面影响大大减少，经济效益十分明显，每次更换电机至少可以减少降负荷电量损失30万元。

        2.3.2法兰滑轨定位导向，配合辅助滑移平台，实现在减速箱运行状态下在线更换电机功能。
        法兰滑轨较长，有两部分功能作用，滑轨开口前端部分有小锥度，作用是更换电机后的对准调整依据。滑轨后端部分为定位法兰止口，配有安装螺栓孔，电机前进到这段，磁力耦合器逐步开始耦合传递扭矩，前进到终点，拧紧法兰螺栓，定位减速箱和电机一体工作，电机地脚螺栓仅作为前后推拉动力，全程不需拧紧。更换拆出电机只需首先拆除法兰螺栓，手摇后退电机和永磁偶内环即可。

        2.4 维护性能改进优化
        采用新型减速箱后，左右布置结构一致，取消了昂贵的进口离合器，离合器是易损部件，进口离合器单只的采购费用在5万元以上。每逢机组计划性检修期间，每台减速箱的离合器都需要进行检修或检查，采用改进后的减速箱和永磁连接方式，减少了维护人工及维护时间。原离合器串联在电机和减速箱之间，一旦损坏，将造成整个备用端失效，因此减速箱与主辅电机连接方式的改进实现了真正意义上的主辅电机互为备用。原进口减速箱离合器的价格昂贵而易损，改型以后的减速箱无需检查更换离合器，经济效益明显。
        原进口减速箱还有一套复杂的强制润滑油泵系统，管路和接头众多，施工、维护踩踏造成的漏油现象很普遍。并且油管直径不足5mm，管路极容易被积灰或杂质堵塞，造成主辅电机高速轴轴承得不到润滑油的冷却，导致轴承超温损坏。减速箱由于降速改进，减速箱温升低，只依靠减速箱的机体表散热和内部油路润滑，就可以满足润滑和热平衡要求。因此，减速箱外表没有油管路，干净整洁，利用清扫，彻底解决了渗漏脏污现象，迎合了集团公司现场安全文明标准化的要求，效果很好。
        3. 改造效果
        该厂在2019-2020年对两台1000MW机组锅炉进行减速箱永磁改造后，空预器减速箱一直运行状态良好，没有发生零件损坏等情况。这次减速箱改造，极大提高了该厂空气预热器运行的安全性，消除了减速箱运行中电机更换时间过长的隐患，提高了机组设备的稳定性，意义十分重大。