為了保護水泥機械設備，在設備傳動(dòng)系統中經(jīng)常設置液力耦合器實(shí)現柔性啟動(dòng)，減少啟動(dòng)設備時(shí)的沖擊。但實(shí)際運行中，液力耦合器存在容易漏油等問(wèn)題。由于磁力傳動(dòng)是目前實(shí)現安全可靠與節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(jiǎn)稱(chēng)常山南方)在輥壓機傳動(dòng)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(wèn)題的提出
常山南方Φ4.2m×11.5m水泥磨配套RP120-80輥壓機(洛陽(yáng)中信重工生產(chǎn))，輥壓機的兩臺減速機型號：GZLP950C，速比7.2，輸入轉速1485r/min，輸入扭矩23612N·m，兩臺電動(dòng)機型號：YKK450-2-4(4極)，功率500kW，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(dòng)裝置。自2005年10月生產(chǎn)以來(lái)，由于輥壓機運行振動(dòng)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(guò)200kg，給減速機高速軸附加了一個(gè)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(shí)系統超負荷后，液力耦合器易熔塞合金熔化，油液噴出，導致系統停機，不僅對環(huán)境造成污染，油液浪費，而且每次處理時(shí)間要在2h以上，造成輥壓機與磨機聯(lián)動(dòng)率低，制約了水泥磨正常生產(chǎn)。
常山南方也曾參照其他廠(chǎng)家生產(chǎn)的輥壓機傳動(dòng)系統配置(配置電動(dòng)機為6極，轉速1000r/min)，取消了輥壓機液力耦合器，但開(kāi)機運行后，對減速機和電動(dòng)機沖擊太大，造成減速機高速級殼體碎裂的惡性設備事故，被迫重新安裝液力耦合器。
2磁力耦合器的結構及原理
2.1結構原理
磁力耦合器由磁轉盤(pán)和轉體籠(感應籠)這兩個(gè)無(wú)物理接觸的獨立部件構成,它們間的相對運動(dòng)，會(huì )在轉體籠中產(chǎn)生渦流，在渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，兩個(gè)部件相互吸引，從而傳遞力矩。兩個(gè)部件間靠磁力進(jìn)行柔性連接，無(wú)接觸，也就無(wú)磨損。磁力耦合器通過(guò)調節磁轉盤(pán)和轉體籠的間隙來(lái)實(shí)現軸扭矩的變化，間隙越小，兩個(gè)部件間的磁力越強。
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(guò)載保護作用，在運行中根據需要調整磁力盤(pán)間隙，使之達到所需電流時(shí)自動(dòng)脫離。
1)靜態(tài)間隙調整
靜態(tài)間隙調整是指在安裝或裝配磁力耦合器過(guò)程中，通過(guò)在間隙支撐板間增減墊片，設定磁轉盤(pán)和轉體籠之間的間隙(如圖2標注a)，來(lái)設定磁力耦合器啟動(dòng)力矩和保護力矩。
2)運行中磁轉盤(pán)間隙自動(dòng)調整
兩個(gè)磁轉盤(pán)安裝在轉體軸上，可以沿軸向作一定的相對移動(dòng)。磁轉盤(pán)在圓周方向能傳遞的轉矩是在設定范圍內，當轉矩大于一定范圍后，由于滑差和感應磁場(chǎng)的變化，轉體在圓周方向傳遞的力將產(chǎn)生軸向斥力，把磁轉盤(pán)推向遠離轉體籠的方向，實(shí)現斷開(kāi)負載并保護設備的目的。
2.3磁力耦合器的優(yōu)點(diǎn)
1)傳遞效率高，可達98%以上，從而節約能源，減少浪費；
2)維護工作量小，維護費用極低，使用壽命長(cháng)；
3)磁轉盤(pán)和轉體籠(感應籠)間隙的存在，容許輸入和輸出軸不對正，同時(shí)可以吸收振動(dòng)；
4)在負載堵轉或過(guò)載情況下，耦合器可以切斷負載輸出，從而保護電動(dòng)機和減速機；
5)提高電動(dòng)機的啟動(dòng)能力，減少沖擊和振動(dòng)；
6)結構簡(jiǎn)單，適應各種惡劣環(huán)境，運行中對環(huán)境無(wú)污染，不產(chǎn)生諧波；
7)體積小，安裝方便；
8)過(guò)載保護后恢復時(shí)間短，縮短了故障停機時(shí)間。
3技術(shù)方案
1)由于輥壓機傳動(dòng)系統中設置有可伸縮式萬(wàn)向節，因此安裝磁力耦合器時(shí)，兩側必須為相對固定的基礎。通過(guò)現場(chǎng)測量，需在電動(dòng)機旁澆灌混凝土地基礎，在基礎上設置軸承座，將磁力耦合器安裝于軸承座與電動(dòng)機之間，軸承座再通過(guò)可伸縮式萬(wàn)向節與減速機相連，從而實(shí)現輥壓機的傳動(dòng)?；A可在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行施工及保養，*不會(huì )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(dòng)減速機頻繁移動(dòng)，液力耦合器也隨之一起運動(dòng)，這樣容易造成傳動(dòng)系統的振動(dòng)?，F在方案是把磁力耦合器安裝電動(dòng)機軸上，從動(dòng)端安裝在專(zhuān)門(mén)制作的支撐裝置上，該支撐裝置放在新增混凝土基礎上，大部分重量直接由支撐負擔，萬(wàn)向節與減速機及支撐端相連，磁力耦合器運行中不會(huì )移動(dòng)，大大減小了傳動(dòng)系統的振動(dòng)。
3)為使保養主電動(dòng)機時(shí)拆裝磁力耦合器方便、快捷，磁力耦合器與電動(dòng)機間、磁力耦合器與減速機或軸承座間設計為脹套連接，檢修電動(dòng)機時(shí)，只要把脹套擰松，輕輕退下即可把磁力耦合器與電動(dòng)機分離。
4實(shí)際應用效果
1)改造前，輥壓機進(jìn)異物時(shí)，液力耦合器是通過(guò)易熔塞爆來(lái)實(shí)現過(guò)載保護，事后，需更換易熔塞，重新加油后才能恢復生產(chǎn)，處理故障時(shí)間約2h。2014年1月改造后，當過(guò)載時(shí)，磁力耦合器的磁轉盤(pán)將在軸向產(chǎn)生大的相對移動(dòng)，從而自動(dòng)切斷負載，實(shí)現保護電動(dòng)機和減速機的功能。保護動(dòng)作后，只需停機后再開(kāi)機便可恢復生產(chǎn)，每次僅需5min，大大縮短了輥壓機故障停機時(shí)間。
2)解決了以往輥壓機過(guò)載時(shí)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(shí)，減振效果有限，傳遞力矩過(guò)高時(shí)，負載的波動(dòng)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(wú)接觸，具有更好的減振、吸收負載波動(dòng)的性能，輥壓機運行電流可調整到35A，可有效地提高磨機臺時(shí)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(dòng)在8～10mm/s，有效減輕了設備振動(dòng)。改造前每年需送廠(chǎng)家大修一次，改造后減速機運行平穩，*。
5改造效益分析
1)可節約油品，年節約費用約2萬(wàn)元；
2)減少了維修時(shí)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(wàn)元；
3)設備運行振動(dòng)減小，設備安全隱患消除，年節約減速機維修及液力耦合器新購費用約40萬(wàn)元；
4)2013年兩臺輥壓機減速機因振動(dòng)損壞停機時(shí)間約138h，改造后設備運轉率提高，年增效益38.76萬(wàn)元。
5)輥壓機與磨機聯(lián)動(dòng)率達99%以上，輥壓機振動(dòng)下降明顯，有效保護設備；同時(shí)磁力耦合器脫離后,恢復時(shí)間短，可穩步提升設備可靠性。
