[Аннотация] В статье подробно описывается модернизация электродвигателей воздухоподогревателей с установкой магнитных муфт на энергопредприятии «Хуанцзинбу», а также проводится сравнительный анализ их надежности. Результаты показывают, что данная модернизация отличается высокой надежностью, плавным пуском, отсутствием необходимости в техническом обслуживании, возможностью ремонта и автоматического переключения в рабочем режиме.

[Ключевые слова] воздухоподогреватель, технология магнитной передачи, муфта, автоматическое переключение

1 Обзор

Государственная энергетическая компания «Хуанцзинбу» находится в посёлке Хуанцзинбу уезда Юйган провинции Цзянси. Проектная установленная мощность составляет 4 энергоблока по 600 МВт, на данном этапе построены 2 энергоблока по 600 МВт. Энергоблоки №1 и №2 успешно завершили 168-часовую опытную эксплуатацию соответственно 15 марта и 31 июля 2007 года. В настоящее время каждый из котлов №1 и №2 оснащён двумя трёхсекционными роторными воздухоподогревателями модели 2-32-VI(T)–2400 QMR, изготовленными Шанхайской котельной заводской компанией. Воздухоподогреватели оснащены ленточной передачей, а редуктор приводится в действие пневмомотором, вспомогательным и основным электродвигателями.

Воздухоподогреватель представляет собой теплообменную поверхность в дымоходе за котлом. Дымовые газы проходят через внутренние ребра и подогревают поступающий в котёл воздух до заданной температуры. Устройство повышает эффективность теплообмена котла и снижает энергопотребление. Выход из строя воздухоподогревателя приводит к снижению нагрузки электростанции примерно наполовину. Основной и вспомогательный электродвигатели являются ключевым оборудованием, поэтому их модернизация требует применения высоконадёжных решений. Для бесперебойной работы воздухоподогревателя двигатели соединены зубчатой передачей и находятся в режиме постоянного резерва. При работе основного двигателя вспомогательный вращается вхолостую. В традиционных системах используются обгонные муфты, однако они часто выходят из строя, а их техническое обслуживание требует много времени и усилий, поэтому ранее эффективного решения данной проблемы не существовало.

2 Определение способов регулировки постоянномагнитной муфты

В настоящее время на рынке большинство предприятий заменяют обгонные муфты на магнитные, которые обладают следующими преимуществами:

1. Обеспечивают плавный пуск;

2. Имеют низкий уровень отказов;

3. Выполняют функции обгонной муфты и предотвращают холостое вращение вспомогательного двигателя.

Однако по мере оптимизации и повышения автоматизации оборудования электростанций традиционный ручной переключение перестало соответствовать реальным эксплуатационным требованиям. Решение на основе электроприводов позволяет осуществлять дистанционное автоматическое переключение с интервалом около 60 секунд и интегрируется в систему DCS. Тем не менее, для большинства воздухоподогревателей требуется более быстрое переключение основного и вспомогательного двигателей — менее 20, а иногда и менее 10 секунд, поэтому электроприводы не справляются с установленными временными нормативами.

После изучения предложений различных производителей было выявлено, что магнитные муфты компании Anhui VoFu Permanent Magnet Technology полностью соответствуют всем требованиям и обеспечивают переключение двигателей за 10 секунд. Оборудование имеет простую конструкцию, низкую частоту отказов и эксплуатационные расходы в течение всего срока службы, отличается высокой надёжностью, плавным пуском и длительным ресурсом работы. Оно стабильно функционирует при температуре от -20 °C до +60 °C, сочетает в себе все необходимые характеристики для модернизации и просты в эксплуатации, являясь оптимальным выбором для реконструкции воздухоподогревателей. Учитывая все преимущества, для модернизации были выбраны магнитные муфты производства компании Anhui VoFu Permanent Magnet Technology.

3 Принцип работы постоянномагнитной муфты

Технология магнитной передачи — это инновационное передающее оборудование, передающее крутящий момент через воздушный зазор. Между валами электродвигателя и нагрузочного оборудования отсутствует механическое соединение. При вращении двигателя ведущий диск пересекает магнитные силовые линии в сильном магнитном поле, создаваемом диском с мощными редкоземельными магнитами. В результате в ведущем диске возникают вихревые токи, которые формируют встречное магнитное поле и приводят к относительному движению дисков, обеспечивая передачу крутящего момента от двигателя к нагрузке. Передача крутящего момента между двигателем и нагрузкой осуществляется через воздушный зазор, в отличие от традиционных жёстких механических соединений.

4 Фактический план модернизации

Схема воздухоподогревателя электростанции «Гуандинбу» компании Guodian представлена ниже:

Три комплекта двигателей: пневматический двигатель, вспомогательный (малый) двигатель и основной (большой) двигатель. Между основным двигателем и нагрузкой обычно установлено гидравлическое муфтовое соединение, пневматический двигатель также называют ремонтным двигателем.

Постоянно магнитная муфта модели WF-CL370S с сервоприводом бренда Voofu монтируется между вспомогательным электродвигателем воздухоподогревателя и редуктором. Вспомогательные двигатели А и Б блоков №1 и №2 заменены с низкооборотных на резервные с мощностью, равной основному двигателю, смонтированы сварные основания под новые моторы. Двигатели перемещаются дистанционно через салазки с сервоприводом. Постоянно магнитная муфта состоит из двух дисковых элементов: один закреплен на валу нагрузки, второй на валу двигателя, прямого механического соединения между ними нет, передача крутящего момента осуществляется через воздушный зазор.

Требования модернизации на месте обусловлены текущим состоянием и эксплуатационными нормами привода воздухоподогревателя: обеспечить автоматическое включение и отключение вспомогательного двигателя при работе основного мотора, устранить дефицит запасных частей обгонной муфты и ограничение полноценной эксплуатации вспомогательного двигателя на номинальной мощности. Единственным решением является демонтаж старого вспомогательного мотора, редуктора и обгонной муфты с заменой комплектом электродвигателя и постоянно магнитной муфты. С учетом повышенных требований к крутящему моменту мощность вспомогательного двигателя увеличена до 37 кВт.

При аварии основного двигателя система DCS подает сигнал на сервопривод вспомогательного мотора. После запуска двигателя (за 2–3 с) происходит его подвод и соединение с воздухоподогревателем за 8–10 с.

Схема модернизации вспомогательного двигателя:

Завершена модернизация на месте

5 Анализ экономической эффективности после модернизации

После модернизации с применением постоянно магнитных муфт система работает стабильно, прекратились остановки воздухоподогревателя из-за поломок электродвигателей, повышена надежность оборудования. Оборудование не требует технического обслуживания, сокращаются эксплуатационные расходы, отсутствует потребность в смазочных материалах. Устройство изолирует передачу вибраций между электродвигателем и редуктором, эффективно защищая мотор и гарантируя безопасную эксплуатацию.

6 Вывод

После модернизации приводов основного и вспомогательного электродвигателей воздухоподогревателей блоков №1 и №2 ТЭС «Гуодянь Хуанзинбу» с применением постоянно магнитных технологий эксплуатация оборудования проходит безотказно, за год не зафиксировано ни одного дефекта или аварии. Муфты обеспечивают стабильную работу воздухоподогревателя и позволяют запуск двигателя на холостом ходу. Объем работ по модернизации существующего оборудования невелик, устройство имеет простую конструкцию, низкую частоту поломок, малые расходы на последующее техобслуживание, высокую надежность и длительный срок службы. Технология постоянно магнитных муфт с сервоуправлением на сегодня реализована исключительно компанией Voofu из провинции Аньхой, практическая эксплуатация подтверждает отличные рабочие характеристики оборудования.