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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 漏電保護(hù)器

電廠液粘調(diào)速器和液力偶合器使用情況分析

發(fā)布日期：2022-04-27 點擊率：84

　　戚墅堰發(fā)電有限公司670 t/h鍋爐進(jìn)行了回轉(zhuǎn)式空預(yù)器的改造，降低了漏風(fēng)率，送風(fēng)機(jī)的裕度增大。隨著機(jī)組頻繁調(diào)峰，低負(fù)荷時遠(yuǎn)小于額定負(fù)荷，風(fēng)機(jī)容量更顯得余量過大，采用進(jìn)口擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，節(jié)流損失非常大，風(fēng)機(jī)電耗增大。為了降低風(fēng)機(jī)電耗率，消除擋板調(diào)節(jié)上的電能損失，同時彌補(bǔ)送風(fēng)機(jī)裕度較大的缺點，采用調(diào)速控制是一種最佳方法。1998年5～7月 12號機(jī)組大修時，作為省電力公司科技項目，在12號爐兩臺送風(fēng)機(jī)上加裝了液粘調(diào)速器。液粘調(diào)速器由南京南調(diào)金品機(jī)電有限公司生產(chǎn)，型號為NT－12B。在2000年4～5月11號爐大修中，兩臺送風(fēng)機(jī)加裝了上海交大附屬工廠制造的YOTC-875B調(diào)速型液力偶合器。經(jīng)過幾年的運行，節(jié)能效果明顯，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但也暴露了一些問題。以下是對兩種調(diào)速器的實際應(yīng)用情況進(jìn)行分析比較。

1風(fēng)量的調(diào)節(jié)
　　送風(fēng)機(jī)原設(shè)計風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過風(fēng)機(jī)進(jìn)口電動調(diào)節(jié)擋板來控制，出口手動風(fēng)門于開足的位置。這種節(jié)流調(diào)節(jié)方法優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、操作容易，工作可靠。是用改變管道特性使工作點在Q-H特性曲線上滑動，降低風(fēng)量是用增加阻力損失來換取的，因此由于調(diào)節(jié)中人為地增加管道系統(tǒng)阻力，多消耗了一部分功去克服風(fēng)門的節(jié)流損失，這就大大地降低了離心機(jī)械的運行效率，故很不經(jīng)濟(jì)。
　　最佳的調(diào)節(jié)方式，應(yīng)該是移動Q-H特性曲線和固定的管道特性曲線相交來適應(yīng)新工況的要求，因此變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是目前離心機(jī)械節(jié)能的最好方式。目前變速調(diào)節(jié)的方法很多，主要有電動機(jī)變頻或滑差變速調(diào)節(jié)和液粘、液偶調(diào)速器的變速調(diào)節(jié)。因前一種成本投資較大，且在電廠大功率的設(shè)備使用較少，因而運用范圍不廣，液粘、液偶調(diào)速器現(xiàn)已普遍運用在各類泵與風(fēng)機(jī)設(shè)備上。液粘、液偶調(diào)速器兩種設(shè)備已分別在公司兩臺670 t/h鍋爐的送風(fēng)機(jī)上使用。 

2液粘調(diào)速器和液偶調(diào)速器的工作原理和工作特點
　　液體粘性傳動基于牛頓內(nèi)摩擦定律，液體粘性調(diào)速離合器在軸向有許多主動摩擦片和從動摩擦片之間的油膜用來傳遞動力。控制油系統(tǒng)提供壓力油，通過改變油膜厚度進(jìn)行調(diào)速。當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)速一定時，如果油系統(tǒng)提供壓力油流量小，則使油膜厚度大，傳遞轉(zhuǎn)矩小，輸出轉(zhuǎn)速低；如果油系統(tǒng)提供壓力油流量大，則使油膜厚度小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，負(fù)載轉(zhuǎn)速高；如果流量最大，則使油膜厚度為零，并將主動盤和被動盤壓緊成一體，輸出轉(zhuǎn)速等于電動機(jī)轉(zhuǎn)速，為同步傳動［1］。
　　調(diào)速型液力偶合器由泵輪、渦輪、轉(zhuǎn)動外殼、導(dǎo)流管等組成。泵輪將電動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成工作油的動能和勢能，而渦輪則將工作油的動能和勢能又轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的機(jī)械能，從而實現(xiàn)能量的柔性傳遞。只要改變導(dǎo)流管的位置，就能改變偶合器中工作油的充滿度，就可以在原動機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下實現(xiàn)送風(fēng)機(jī)的無級調(diào)速［2］。
　　液體粘性調(diào)速離合器與調(diào)速型液力偶合器的工作特性的比較見表1［1］，可以看出理論上液體粘性調(diào)速離合器優(yōu)于調(diào)速型液力偶合器。

3液粘調(diào)速器運行狀況
　　液粘調(diào)速器技術(shù)參數(shù)為：
　　型號： NT－12B，傳動扭矩12 000 N·m，調(diào)整范圍：30%～95%×額定輸入轉(zhuǎn)速，調(diào)整精度≤ 3%。控制油系統(tǒng)由兩套控制油泵和兩套潤滑油泵組成，一套運行，另一套備用，油泵由各自電動機(jī)帶動，配60 m2冷卻面積的板式冷油器一臺。
　　自1998年投入運行后，送風(fēng)量調(diào)節(jié)基本能滿足鍋爐的燃燒調(diào)整要求，但由于該設(shè)備在電廠大功率輔機(jī)上是第一次使用，實際運行中出現(xiàn)了一些問題。下面對液粘調(diào)速器的問題和改進(jìn)方案作一分析和介紹。
3.1電液比例溢流閥的問題和改進(jìn)方案
　　送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在液粘設(shè)計上有控制油壓來調(diào)節(jié)，而控制油壓與溢流閥的開度成反比。風(fēng)機(jī)變速性能取決于溢流閥的性能，溢流閥的閥芯動作靈活，控制油壓穩(wěn)定，則液粘調(diào)速器性能越好。實際運用時，由于溢流閥本身制造、介質(zhì)油雜質(zhì)堵塞等原因，造成調(diào)節(jié)不靈活。通過多次改進(jìn)仍未能取得滿意效果。公司技術(shù)人員創(chuàng)造性地用變頻器調(diào)節(jié)油泵電機(jī)，取消了電液比例溢流閥，用控制油泵轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)節(jié)油壓，最終調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。實踐證明，在用變頻器調(diào)節(jié)油壓后，風(fēng)量調(diào)節(jié)響應(yīng)時間、線性基本能滿足運行調(diào)節(jié)要求。主要過程如下：在2001年2月在12號爐甲送風(fēng)機(jī)上第一次進(jìn)行了油泵的改造，但風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速850 r／min以上時晃動較大，晃動幅度達(dá)20～30 r／min，電流最高晃動幅度也達(dá)20 A。

　　2001年11月～12月12號機(jī)組甲乙送風(fēng)機(jī)4臺油泵均改用變頻器調(diào)節(jié)（其中各有一臺備用，隔離閥分開）。但工作泵和備用泵之間控制油壓與變頻器轉(zhuǎn)速曲線不盡相同。為此，增裝了一臺手動調(diào)節(jié)溢流閥，當(dāng)變頻器調(diào)至50 Hz時，控制油壓均調(diào)到1.5 MPa，這樣可不影響自動調(diào)節(jié)性能，但在實際運行中，在轉(zhuǎn)速范圍的中間階段，轉(zhuǎn)速升降曲線仍不能一一對應(yīng)，且有波動。在送風(fēng)自動調(diào)節(jié)中，又串接了一級風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動穩(wěn)定控制回路。這樣，控制就分兩級，上一級控制風(fēng)量，下一級穩(wěn)定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如圖1示。2001年12月底進(jìn)行了動態(tài)實驗，結(jié)果如表2和表3。
　　另外在運行中還發(fā)現(xiàn)12號爐甲乙送風(fēng)機(jī)控制油泵轉(zhuǎn)速從350～1 500 r／min，即風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速從怠速到全速時間有差異，甲送為30 s，乙送為100 s，難以滿足AGC自動調(diào)節(jié)的需要。并且在高負(fù)荷和低負(fù)荷時響應(yīng)速度不一樣。負(fù)荷高時（風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速600 r／min以上）響應(yīng)慢，造成機(jī)組在中、高負(fù)荷下運行、電網(wǎng)要求增加負(fù)荷時，由于風(fēng)量增減響應(yīng)慢，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為滿足熱量信號要求而增加煤量；低負(fù)荷時（風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在600 r／min以下）風(fēng)量響應(yīng)快，特別是在電網(wǎng)要求減負(fù)荷時，由于風(fēng)量減得快，一次風(fēng)壓（要求不小于1 200 Pa）不能保證。因此在高低負(fù)荷變化時，對爐膛負(fù)壓波動的影響都很大。為此完善了二次風(fēng)總風(fēng)門的自動調(diào)節(jié)，在低負(fù)荷時通過調(diào)節(jié)二次風(fēng)風(fēng)量來確保一次風(fēng)壓，燃煤量控制加入風(fēng)量控制，當(dāng)煤量增減過多且風(fēng)量未跟進(jìn)時限制增減煤量。
3.2液粘調(diào)速器轉(zhuǎn)子溢流孔問題
　　溢流孔的作用是控制油回流的通道，為保證控制油壓，溢流孔直徑只有Φ1 mm，乙送風(fēng)機(jī)有一段時間出現(xiàn)油壓晃動，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，溢流孔堵塞，原因是溢流孔加工時部分沒鉆透，當(dāng)介質(zhì)油中有很小的雜質(zhì)時就會造成控制油壓的波動。
3.3液粘調(diào)速器油溫問題和解決措施
　　液粘調(diào)速器是依靠液力油內(nèi)摩擦力傳遞功率，所以對其粘度有較高的要求。液粘調(diào)速器使用的介質(zhì)油為6號液力油，根據(jù)制造廠要求，控制油溫范圍要求在30～35 ℃，實際可以使用范圍在30～50 ℃，其中45 ℃報警，50 ℃跳機(jī)。在實際運行特別是在環(huán)境溫度高于33 ℃時，乙送風(fēng)機(jī)油溫經(jīng)常在47～48 ℃，油冷卻器需在外殼專門淋水冷卻，如果油溫繼續(xù)升高至跳機(jī)保護(hù)值時，送風(fēng)機(jī)將被迫切至同步，風(fēng)量仍改由風(fēng)機(jī)入口擋板調(diào)節(jié)。具體原因有以下2條：①送風(fēng)機(jī)周圍環(huán)境溫度較高，夏季高溫季節(jié)一般達(dá)到33 ℃或更高；② 冷卻水水質(zhì)較差，為維持較好的換熱效果，換熱器需經(jīng)常清洗，確保風(fēng)機(jī)的連續(xù)運行。
3.4液粘調(diào)速器電流波動問題分析
　　隨著機(jī)組DCS控制改造、送風(fēng)機(jī)自動和機(jī)組AGC的投入，對液粘調(diào)速器調(diào)速響應(yīng)和穩(wěn)定性要求增大，但在實際使用時，乙送風(fēng)機(jī)的電流有晃動現(xiàn)象，嚴(yán)重時影響自動投入。
3.4.1部件問題
　　乙送風(fēng)機(jī)電流晃動，原來電流晃動幅度最大至10 A，2002年7月份，通過全面解體檢查，更換密封件和其他一些有問題的部件后，電流晃動保持在7 A以下，對鍋爐運行基本不構(gòu)成影響。
3.4.2高負(fù)荷問題
　　當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在220 MW左右時，送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在90%以上，風(fēng)機(jī)電流開始劇烈晃動，晃動范圍約為80～110 A,只能切至同步，送風(fēng)調(diào)節(jié)改手動，這是液粘調(diào)速器固有的特性。據(jù)制造廠資料介紹，電流晃動范圍一般在送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為95%～100%時。液粘調(diào)速器零部件制造誤差和工藝缺陷可能使電流晃動范圍擴(kuò)大。
3.4.3負(fù)荷變化速率問題
　　AGC投入和一次調(diào)頻后，負(fù)荷變化速率增大，對風(fēng)機(jī)電流晃動帶來明顯的影響，加大了電流的晃動。
3.5液粘調(diào)速器制造設(shè)計及工藝問題分析
　　2002年7月，即液粘調(diào)速器在大修周期后，通過解體檢查，發(fā)現(xiàn)液粘調(diào)速器制造方面的一些問題，以下對一些主要問題作簡單的分析。
3.5.1摩擦片與主動軸齒的材質(zhì)和間距問題
　　液粘主動軸齒和齒套（鼓）的材料號45調(diào)制鋼，摩擦片的材料為65Mn，后者硬度叫前者高，在液粘解體后發(fā)現(xiàn)，主動軸齒面有明顯的壓痕，達(dá)60～70 μm，齒套壓痕也有30～40 μm左右，由于摩擦片與主動軸齒為滑動摩擦且動作頻繁，摩擦片間距的調(diào)節(jié)幅度很小，壓痕使滑動的阻力不均勻，滑動不連續(xù)，這是引起電流晃動的主要原因之一。
3.5.2機(jī)械加工精度問題
　　液粘調(diào)速器備品驗收時發(fā)現(xiàn)：①油槽開孔不規(guī)則；②主動軸齒和齒套沒有倒角，毛刺較多，運行中可能堵塞溢流孔；③齒面粗糙，粗糙度明顯不夠。這些機(jī)械加工精度問題都會影響液粘調(diào)速的穩(wěn)定性。
3.5.3摩擦片的平行度問題
　　在液粘調(diào)速器中作為傳遞功率的主動摩擦片和被動摩擦片，其平行度是一個很重要的指標(biāo)，但有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對此沒有明確的要求，制造廠指定的標(biāo)準(zhǔn)局限于國內(nèi)制造廠生產(chǎn)工藝水平，確定平行度<20 μm為合格，提高摩擦片的平行度對提高液粘調(diào)速性能較為重要。
3.5.4液粘調(diào)速器油質(zhì)問題
　　在液粘調(diào)速器油質(zhì)選用時，為適應(yīng)更高的工作溫度，應(yīng)繼續(xù)尋找更合適的油種。

4液偶調(diào)速器運行狀況
　　液偶調(diào)速器的技術(shù)參數(shù)：
　　型號：YOTC-875B，額定工況轉(zhuǎn)差率≤3%；調(diào)整范圍：20%～97%×額定輸入轉(zhuǎn)速。裝有兩套供油泵同時供油，由泵輪軸上齒輪帶動，不另設(shè)電動機(jī)帶動，配60 m2冷卻面積的板式冷油器一臺。

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