搜索磁力耦合器在輥壓機傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用
2016-12-07 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
為了保護水泥機械設(shè)備,在設(shè)備傳動系統(tǒng)中經(jīng)常設(shè)置液力耦合器實現(xiàn)柔性啟動,減少啟動設(shè)備時的沖擊。 但實際運行中,液力耦合器存在容易漏油等問題。由于磁力傳動是目前實現(xiàn)安全可靠與節(jié)能降耗雙重指標的一項新興技術(shù)與理想的綠色產(chǎn)品。 因此,常山南方水泥有限公司(以下簡稱常山南方)在輥壓機傳動中采用了磁力耦合器這種新型柔性保護裝置,運行效果很好。
1 問題的提出
常山南方 Φ4.2m×11.5m 水泥磨配套 RP120-80輥壓機(洛陽中信重工生產(chǎn)),輥壓機的兩臺減速機型號:GZLP950C,速比 7.2,輸入轉(zhuǎn)速 1485r/min,輸入扭矩 23 612N·m,兩臺電動機型號:YKK450-2-4(4 極),功率 500k W,電壓 10000V。 在每臺減速機輸入軸上安裝一只型號為 HC66-15 的液力耦合器, 作為柔性啟動裝置。 自 2005 年 10 月生產(chǎn)以來,由于輥壓機運行振動較大,液力耦合器故障頻發(fā)。 我們多方查找原因,分析認為是因為安裝在減速機高速軸上的液力耦合器加上油液的質(zhì)量超過 200kg,給減速機高速軸附加了一個彎矩, 對高速軸軸承運行造成一定影響,使減速機高速軸故障頻發(fā)并且漏油; 同時系統(tǒng)超負荷后,液力耦合器易熔塞合金熔化,油液噴出,導(dǎo)致系統(tǒng)停機,不僅對環(huán)境造成污染,油液浪費,而且每次處理時間要在 2h 以上,造成輥壓機與磨機聯(lián)動率低,制約了水泥磨正常生產(chǎn)。
常山南方也曾參照其他廠家生產(chǎn)的輥壓機傳動系統(tǒng)配置(配置電動機為 6 極,轉(zhuǎn)速 1 000r/min),取消了輥壓機液力耦合器,但開機運行后,對減速機和電動機沖擊太大,造成減速機高速級殼體碎裂的惡性設(shè)備事故,被迫重新安裝液力耦合器。
2.1 結(jié)構(gòu)原理
磁力耦合器由磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠(感應(yīng)籠)這兩個無物理接觸的獨立部件構(gòu)成, 它們間的相對運動會在轉(zhuǎn)體籠中產(chǎn)生渦流,在渦流產(chǎn)生的磁場中,兩個部件相互吸引,從而傳遞力矩。 兩個部件間靠磁力進行柔性連接,無接觸,也就無磨損。 磁力耦合器通過調(diào)節(jié)磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠的間隙來實現(xiàn)軸扭矩的變化,間隙越小,兩個部件間的磁力越強。 磁力耦合器結(jié)構(gòu)見圖 1,間隙調(diào)整示意見圖 2。
2.2 控制原理
磁力耦合器運行以磁力作為傳遞力, 不存在接觸,屬于柔性連接。 為使磁力耦合器真正能起到過載保護作用,在運行中根據(jù)需要調(diào)整磁力盤間隙,使之達到所需電流時自動脫離。
1)靜態(tài)間隙調(diào)整
靜態(tài)間隙調(diào)整是指在安裝或裝配磁力耦合器過程中,通過在間隙支撐板間增減墊片,設(shè)定磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠之間的間隙(如圖 2 標注 a), 來設(shè)定磁力耦合器啟動力矩和保護力矩。
2)運行中磁轉(zhuǎn)盤間隙自動調(diào)整
兩個磁轉(zhuǎn)盤安裝在轉(zhuǎn)體軸上,可以沿軸向作一定的相對移動。 磁轉(zhuǎn)盤在圓周方向能傳遞的轉(zhuǎn)矩是在設(shè)定范圍內(nèi),當轉(zhuǎn)矩大于一定范圍后,由于滑差和感應(yīng)磁場的變化,轉(zhuǎn)體在圓周方向傳遞的力將產(chǎn)生軸向斥力,把磁轉(zhuǎn)盤推向遠離轉(zhuǎn)體籠的方向,實現(xiàn)斷開負載并保護設(shè)備的目的。
2.3 磁力耦合器的優(yōu)點
1)傳遞效率高,可達 98%以上,從而節(jié)約能源,減少浪費;
2)維護工作量小,維護費用極低,使用壽命長;
3)磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠(感應(yīng)籠)間隙的存在,容許輸入和輸出軸不對正,同時可以吸收振動;
4)在負載堵轉(zhuǎn)或過載情況下,耦合器可以切斷負載輸出,從而保護電動機和減速機;
5)提高電動機的啟動能力,減少沖擊和振動;
6)結(jié)構(gòu)簡單 ,適應(yīng)各種惡劣環(huán)境 ,運行中對環(huán)境無污染,不產(chǎn)生諧波;
7)體積小,安裝方便;
8) 過載保護后恢復(fù)時間短, 縮短了故障停機時間。
可伸縮式萬向節(jié),因此安裝磁力耦合器時,兩側(cè)必須為相對固定的基礎(chǔ)。 通過現(xiàn)場測量,需在電動機旁澆灌混凝土地基礎(chǔ),在基礎(chǔ)上設(shè)置軸承座,將磁力耦合器安裝于軸承座與電動機之間,軸承座再通過可伸縮式萬向節(jié)與減速機相連,從而實現(xiàn)輥壓機的傳動(見圖 3)。 基礎(chǔ)可在生產(chǎn)時進行施工及保養(yǎng),完全不會影響生產(chǎn)。
2)原液力耦合器是直接安裝在輥壓機高速軸上,擠壓輥帶動減速機頻繁移動,液力耦合器也隨之一起運動,這樣容易造成傳動系統(tǒng)的振動。 現(xiàn)在方案是把磁力耦合器安裝電動機軸上,從動端安裝在專門制作的支撐裝置上, 該支撐裝置放在新增混凝土基礎(chǔ)上,大部分重量直接由支撐負擔,如圖 4 所示,萬向節(jié)與減速機及支撐端相連, 磁力耦合器運行中不會移動,大大減小了傳動系統(tǒng)的振動。
3)為使保養(yǎng)主電動機時拆裝磁力耦合器方便、快捷,磁力耦合器與電動機間、磁力耦合器與減速機或軸承座間設(shè)計為脹套連接,檢修電動機時,只要把脹套擰松, 輕輕退下即可把磁力耦合器與電動機分離(見圖 5)。
4 實際應(yīng)用效果
1)改造 前 ,輥壓機進異物時 ,液力耦合器是通過易熔塞爆來實現(xiàn)過載保護,事后,需更換易熔塞,重新加油后才能恢復(fù)生產(chǎn),處理故障時間約 2h。 2014 年 1月改造后,當過載時,磁力耦合器的磁轉(zhuǎn)盤將在軸向產(chǎn)生大的相對移動,從而自動切斷負載,實現(xiàn)保護電動機和減速機的功能。 保護動作后,只需停機后再開機便可恢復(fù)生產(chǎn),每次僅需 5min,大大縮短了輥壓機故停機時間。
2) 解決了以往輥壓機過載時液力耦合器易熔塞爆、漏油等故障,減少油品使用和對環(huán)境的污染。
3)在使用液力耦合器時 ,減 振 效果有限 ,傳遞力矩過高時, 負載的波動容易造成易熔塞爆的故障,為了減少故障,控制輥壓機運行電流僅為額定電流 70%(約 25A),輥壓機做功明顯降低 ,磨機產(chǎn)能得不到很好的發(fā)揮;改造后,磁力耦合器由于無接觸,具有更好的減振、吸收負載波動的性能,輥壓機運行電流可調(diào)整到 35A,可有效地提高磨機臺時產(chǎn)量。
4)改造前減速機高速軸處測振達 20~30mm/s。 改造后減速機高速軸振動在 8~10mm/s, 有效減輕了設(shè)備振動。 改造前每年需送廠家大修一次,改造后減速機運行平穩(wěn),無故障。
1)可節(jié)約油品,年節(jié)約費用約 2 萬元;
2)減少了維修時間 ,避免停產(chǎn)造成的損失 ,每次更換易熔塞約停機 2h,改造后年增效益 8.4 萬元;
3)設(shè)備運行振動減小 ,設(shè)備安全隱患消除 ,年節(jié)約減速機維修及液力耦合器新購費用約 40 萬元;
4)2013 年兩臺輥壓機減速機因振動損壞停機時間約 138h,改造后設(shè)備運轉(zhuǎn)率提高,年增效益 38.76萬元。
5)輥壓機
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