大型火力发电厂空预器永磁联轴器改造及控制逻辑优化

大型火力发电厂空预器永磁联轴器改造及控制逻辑优化
范永江
【摘要】某厂2×1000MW超超临界机组采用三分仓容克式回转式空预器,主电机与减速箱采用永磁联轴器进行连接.在机组运行期间,发生永磁联轴器的胀紧套松动导致空预器主电机空转故障,同时由于原热控逻辑存在隐患,不能判断出空预器主电机空转故障,没有发出空预器RB信号,最终导致锅炉MFT.该事件发生后,对永磁联轴器的胀套结构进行改进,并对热控逻辑进行优化,有效解决主电机空转、空预器假运行等问题,提高了机组安全可靠性.
【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2017(024)011
【总页数】4页(P90-92,67)
【关键词】空预器;永磁联轴器;胀套改进;热控逻辑
【作者】范永江
【作者单位】神华浙江国华浙能发电有限公司,浙江宁海 315612
【正文语种】中文
【中图分类】TK223.7
某厂1000MW机组空预器（上海锅炉厂设计供货），主电机与减速箱原始设计是通过液力偶合器连接。

当液力偶合器及超越离合器发生故障时，需停运故障侧空预器。

由于液力偶合器、超越离合器发生故障频次较高，设备可靠性差[1]，该厂自2010
年9月采用永磁联轴器代替空预器液力偶合器，永磁联轴器与电机、减速箱的轴连接方式改为胀紧套的结构，如图1所示。

本文就该厂5号炉空预器
永磁联轴器胀套缺陷及空预器RB逻辑优化进行研究。

2017年5月11日09时30分，该厂#5机组在运行负荷970MW，5A/5B送、引、一次风机运行，B/C/D/E/F磨运行，5A/5B空预器运行，5B空预器出口烟温141℃，5B空预器电流38A。

09时30分，机组负荷970MW，光字牌报警发出5B空预器停转报警信号，空预器扇形板自动提升，空预器主电机电流39.1A，09时36分5B空预器出口烟温继续上升309℃，09时41分脱硫原烟气温度超过160℃（延时180s），触发锅炉MFT，机组跳闸。

停机后对空预器进行检查，发现5B空预器减速机主电机侧输入轴胀套松动，主电机空转。

运行人员手动启动辅助电机时，因此时力矩过大，减速箱输入轴断裂，造成辅助电机没有投入运行。

主电机空转、辅电机没有运行，导致空预器停转，出口烟温快速上升，造成脱硫原烟气温度高（三取二大于160℃）延时180s，触发锅炉MFT。

事件发生期间空预器电流、烟温，事故喷淋阀动作情况如图2所示。

由于空预器RB没有发出，使空预器B出口烟温快速上升，最终导致脱硫烟气温度高，锅炉MFT。

分析该厂的空预器RB的触发条件，“空预器停运信号”由“空预器主电机停运信号”与上“辅电机停运信号”组成如图3所示。

而MFT前，发出的空预器停转报警信号，则是由下列信号组成：在就地空预器主电机主轴上安装3个转速探头，该信号送到空预器漏风控制系统LCS中，经三取二逻辑再合成一个信号“空预器停转信号”，而后将该开关量信号送到DCS中做空预器停转报警信号。

空预器漏风控制LCS系统是空预器的辅助系统，可靠性较差。

因此，在原设计中是没有采用“空预器停转报警信号”作为判断空预器停运的
信号，而是采用主、辅电机全停来表征空预器停转，在进行空预器液力偶合器改造永磁联轴器时，将刚性的连接改成非接触式连接时，没有同步优化“空预器停运”的判断逻辑，不能判断出空预器假运行现象。

造成空预器B空转的原因是胀紧套松动，解体。

对胀紧套结构和特点进行分析，
胀紧套为标准件，如图4所示。

由前、后法兰和开口弹性抱箍组成。

拧紧前、后
法兰的螺栓，使开口弹性抱箍的开口收紧，从而使驱动（从动）轴上的轴套发生弹性变形，并使轴套抱紧驱动（从动）轴从而产生巨大的摩擦力。

安装胀紧套的轴和孔不像过盈配合那样要求高精度的制造公差，安装胀紧套也无需加热、冷却或使用加压设备。

安装前，清理轴头和轴套，8个螺栓对称均匀一遍一遍进行反复紧，紧到扳手大致无法再紧动为止。

胀紧套在轴向安装时，不需轴向任何固定就可以方便地调整其轴向所需位置尺寸及零件地相对位置。

但是，当传递扭矩大于摩擦力矩时（比如轴套变形量不足，没法产生足够的摩擦力矩），套和轴之间会出现打滑现象。

并且，胀紧套多次拆装后，轴套和轴都会磨损，最后导致胀紧套的紧力不能使轴套变形量达到锁紧轴的程度。

以上胀紧套结构，国内电厂均出现过打滑问题。

其中某电厂出现打滑停转后，造成空预器密封片全部损坏。

经现场观察和分析，本次发生故障的主要原因是轴套壁厚过大，结构不利于紧固，如图5所示。

当胀紧套拧紧时不能产生足够的变形来压紧电机轴，导致摩擦力矩
小于轴传递的力矩，从而发生打滑现象。

1）开压缝
为了防止打滑，针对胀紧套的特点进行改造，具体如下。

为了保证轴套能够有足够的变形量压紧轴，在轴套上开两条缝，如图6所示。

2）减小壁厚
严格按照行业标准对轴套选型，将原有轴套壁厚减小至标准值(7.5mm)，并对传递
的扭矩以及轴向力进行校核。

对于45kW主电机，传递的额定扭矩为290N·m，最大扭矩为额定扭矩的2.8倍。

对于改进后的结构，能够传递的扭矩为3040N·m，是电机最大扭矩的3.7倍。

此外，系统的最大轴向力为4.4kN，而改进后的结构能够传递的轴向力为111kN。

因此，改进后的结构能够有效地防止打滑现象出现。

防止出现因永磁联轴器故障导致输出轴系脱开、空预器假运行现象，空预器未触发RB导致事故扩大。

除了对空预器胀紧套的结构进行改造，同时还对触发空预器
RB的逻辑进行优化[2]。

原保护中只有当空预器主、辅电机均跳闸，才触发空预器RB保护逻辑。

没有实现“在主电机显示运行，但实际上是空转的情况下，触发RB保护逻辑”的功能，逻辑保护设计有欠缺，不能满足设备安全运行需要。

调阅历史曲线和空预器空转时两侧烟温，发现：1）在两台空预器均正常运行时，两侧AH的出口烟温不大；2）当空预器空转时，空转的那一侧的烟温快速上升，
3min内超过200℃；3）同时查阅相关运行曲线（300MW～1000MW），正常
烟温均不超过160℃。

所以用“空预器出口烟温＞200℃而另一侧空预器出口烟温＜160℃”来判断空预器空转现象，为提高准确率，所有的信号均采用三取二逻辑。

增加“空预器在转速＜0.6r/min时触发停转报警，联启辅助电机”，此时辅助电
机力矩较小，可使辅助电机安全运行[3]。

1）增加空预器停转报警来自动联启辅助电机逻辑。

2）增加空预器出口烟温＞200℃，三取二，与上另一台空预器出口烟气温度＜160℃，三取二，发空预器RB，联跳同侧引风机，关AB引风机入口联络挡板，
关闭该空预器烟气进口挡板，关送风机出口联络挡板，关空预器热二次风挡板如图7所示。

3）增加空预器出口烟温＞160℃ 一类报警。

本文针对某厂1000MW机组的一次因空预器空转，没有触发空预器RB，最终导致机组MFT事件，分析了永磁联轴器的胀紧套结构，对胀紧套进行改造，并优化热控逻辑，从而提高机组的安全可靠性，也为今后同类型电厂空预器永磁联轴器改造及日常维护提供借鉴。

【相关文献】
[1]杨鑫,方伟,杨允国.1000MW机组空气预热器故障诊断及处理[J].科技传播,2014(8).
[2]王迎旭,冯新江.600MW火力发电机组协调控制系统RB逻辑优化研究[J].自动化博
览,2014(1):96-98.
[3]祁军,马文红,徐光.空预器转子停运报警功能的实现[J].宁夏电力,2006(c00):140-142.。