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分類(lèi):永磁(cí)直驅(qū)礦用球磨機 ——
1、技術背(bèi)景
傳統的球磨機、立磨機大都采用(yòng)三(sān)相異步電(diàn)動機、聯軸器、減速裝置(zhì)以及齒輪結構進行驅動,導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複(fù)雜、運行(háng)維護工作量大等問(wèn)題。
沈陽工業大學(xué)電機與控製技術研究(jiū)所與河南蜜桃视频com.www機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁(cí)直驅電機,通過將電動機與機械結(jié)構進行機電(diàn)一體化設計,取消動力(lì)傳輸的中間環節,做成直驅方案,能直接滿足荷載的需求,省去傳統磨機的減速機,顯著(zhe)提(tí)高了(le)電機的效(xiào)率與功(gōng)率因數,具有節能、起動轉矩大、過(guò)載能力強(qiáng)、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電(diàn)機定子采用(yòng)了模塊化設計,不僅降低了加工(gōng)、製造、運(yùn)輸(shū)等(děng)難度,還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化(huà)電機的控製(zhì)技術(shù)可以實現降低大功率電機的輸入電壓,但是不增加電機的(de)輸入電流,電機不必采(cǎi)用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電,這樣(yàng)設計降低了電機的供電電(diàn)壓(yā)和使用的變頻(pín)器容量,從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統,大大提升了電(diàn)機控製的自由(yóu)度,球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方(fāng)麵,本產品(pǐn)電機的定子采用了一種自主設計(jì)研發的隨動式結構,將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的(de)小扇形(xíng)塊,通過機(jī)械結構設計,確定了一種無(wú)論球(qiú)磨機轉筒是(shì)否震動或偏心,定子(zǐ)塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結(jié)構設計保(bǎo)證定子與轉子間的間隙恒定,電機不會發生掃膛現象,因此電機的氣隙可以設計的比(bǐ)普通永磁直(zhí)驅電機的小很多,從而大幅降低電機永磁體用(yòng)量,降低生產成本,節約稀土(tǔ)資源,節能用電量。當模塊發生(shēng)故障時,直接拆卸故障電機,更換新(xīn)的模塊電機(jī)即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到(dào)生產工期。
2、球磨機專用隨(suí)動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”,滾筒就像公路,定子(zǐ)塊就像汽車。滾(gǔn)輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛,公路的起伏(fú)不影響車輪與地麵貼合,即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒,保證定子、轉子間隙恒(héng)定,在球磨機因裝(zhuāng)配誤差、軸承磨損、滾筒形(xíng)變、重載震動等原因造成電機偏心、氣(qì)隙不均勻時,仍能(néng)正常運轉,保證(zhèng)磨機始終運行在性能(néng)狀態,不必停機檢修。同時電(diàn)機定子與轉子間(jiān)的間隙也可以做的更小,減少永磁體用量,並且因為隨動式結構,電機不(bú)會發生掃膛現象。
本產(chǎn)品電機(jī)的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機(jī),采用獨立的扇形定子塊結構,其(qí)隨動原理是在定子(zǐ)塊的軸向兩側安裝滾輪(lún)且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間隙,定子塊徑(jìng)向外側設有與支撐(chēng)框架(jià)相連的彈性機構。彈性機構在球磨機(jī)滾筒不偏心(xīn)時處於半壓縮(suō)狀態,如果球磨機滾筒向上波動(dòng),轉筒會向(xiàng)上頂定子塊上安裝的(de)滾輪,進而帶動(dòng)定(dìng)子塊向上移動,上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在(zài)受到永磁(cí)體對其向上的吸引力的同時(shí),定子塊上的彈性機構將其向上頂,保證下方(fāng)定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵,使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向(xiàng)與圓周方向的移(yí)動,從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位(wèi)或(huò)繼(jì)續向下波動,則上(shàng)方定子塊在受到永磁體對其向(xiàng)下的吸引力的同時,彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力(lì)大小可調,對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓(yā)力過大造成(chéng)滾輪或(huò)轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機(jī)采用(yòng)模塊化控製,根據不同功率的電機設計采用不同個(gè)數的隨動式定子塊構成一台模(mó)塊電機,一台整(zhěng)圓電機由多台模塊電機構(gòu)成,多台模塊電機共用同一個轉子,模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上(shàng)。相鄰(lín)隨動式定子塊間設有固定(dìng)在(zài)支撐框架上的擋板來對定子(zǐ)塊進行(háng)圓周方向的限位。球磨(mó)機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁(cí)鋼。
本(běn)產品(pǐn)的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷,隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封(fēng)外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連(lián)接杆、彈(dàn)性機構支撐架,即可將定(dìng)子塊沿徑向拉出,進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動(dòng)係統的優點(diǎn)
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動(dòng)機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數,損耗大大降低,節約了能源。永磁電機(jī)通過(guò)變(biàn)頻器進行調速,電機運行平穩,係統響應速度快,感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機(jī)應用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅,取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪(lún)的傳動環節,縮短係統的傳動鏈,直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效(xiào)率(lǜ)不僅得到大幅提升,而且直驅係統的(de)故障率低,維護檢修方便,還(hái)避免了傳統設備因(yīn)漏油造成環境汙染。
由於(yú)本產品電機定子采用了模(mó)塊化設計,不僅降低(dī)了加工,製造,運輸等(děng)難度(dù),還(hái)相當於把一個大功(gōng)率電機做(zuò)成了多個小(xiǎo)功率電機。模塊化電機的控製技術(shù)可以實現降低大功率電機的輸入(rù)電壓,但是不增加電機(jī)的輸入(rù)電流,電機不必(bì)采用高等級絕緣,模塊化電機采用多台(tái)小功率變頻器聯合(hé)供電。這樣設計降低了電機的供電電壓(yā)和使(shǐ)用的變頻器容量,從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅(qū)動球磨機。
傳統電機故障時,會導致電機合成磁動勢發生畸變,諧波含量增加,平均轉矩下降,轉矩波動顯著增(zēng)加,無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊(kuài)化設計,每個模塊電機都具有一套獨立的(de)控製係統,大大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢,在發生故障時。可以直接拆卸故障(zhàng)電機更換新的(de)模塊電(diàn)機(jī)即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的(de)模塊數(shù),也可切(qiē)除(chú)故障子模塊而控製其餘正常(cháng)子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工(gōng)期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象,偏心嚴重時還會造成電機(jī)掃膛損壞電機,實際生產中常常通過(guò)增加氣隙大小(xiǎo)來預防掃(sǎo)膛,而氣隙增大會導致(zhì)永磁體用量增加,提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機(jī),能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定,可(kě)將氣隙做的更小,減少永磁體用量,電機不(bú)會發生(shēng)掃膛現象,同時因(yīn)為該隨動式定子結構在偏心時能繼(jì)續正常(cháng)工作,檢修次數更(gèng)少,工作時間更長,大體積球磨機檢修複(fù)雜,降低檢修次數(shù)就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨(mó)直驅對比於(yú)傳(chuán)統感應電機的(de)優點( 1)變頻(pín)調速控製,實(shí)現負載工況多樣性
傳統立磨速(sù)度單一,工況適應能力(lì)差。遇到(dào)突發事件,調整磨(mó)鞮高度來改變(biàn)係統工作環境,係統反應速度慢(màn)。永磁同步電機采用變頻調速,適應工況能力強。遇到(dào)突發事件,除調整磨輾高度外,還增加了速度調節以快速適應係統工作環境,係統反應速度更快。
(2)係(xì)統簡(jiǎn)單,可靠性高
傳統(tǒng)係統因(yīn)三相感應電機無法在低速實現大轉(zhuǎn)矩輸出,需要額外(wài)的盤(pán)車係統滿足立磨的低速起(qǐ)動。為保證在電機起(qǐ)動過程不對電網造成過大的(de)衝擊,需增(zēng)加軟起動裝置。三相感應電機起(qǐ)動後,通過減速器滿足係統轉矩(jǔ)需(xū)要,整個係(xì)統構成複雜,係統運行的輔助設備很多。直驅係(xì)統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動,轉矩特性滿足需要,無(wú)需盤車係統和減速器,輔助(zhù)係統少,結(jié)構簡單。
(3)變頻器軟起動,起動過程隨意設(shè)定
傳統係統先由(yóu)低速(sù)盤車係統起動,待三相(xiàng)感應電機達到起動條(tiáo)件(jiàn)後,軟起動裝置起動(dòng)三相感應電機,係(xì)統運行(háng)。係統控製複(fù)雜,低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統,將轉(zhuǎn)速提高到三相感應電(diàn)機起動條(tiáo)件。直驅係統直(zhí)接變頻低速起(qǐ)動,係統(tǒng)直(zhí)接運(yùn)行,係統控製簡單。變(biàn)頻控製起動過程可根據實際工況進行調整(zhěng),以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出,滿足起動需(xū)要,取(qǔ)代盤車係統。
(4)無減速器,維護成本更低,維護次(cì)數少
係統各構成單元均需要時常檢查(chá)和定期維護,傳統係統構成(chéng)單元多。同時(shí)立磨減速器結(jié)構複雜需要經常維護,維護成本費用高。同時係統(tǒng)無法實現在低速運行的情況下(xià)進行係統維護。直驅係統構(gòu)成單元簡單,變頻器控製永磁同(tóng)步電機直接驅動,控製方便。係統內無減速器(qì),無需額外進行維護,係統維護成本(běn)低。同時,係統可實現在電機低(dī)速運行情況下進行係統維護。
(5)傳動(dòng)效率高,節能效果(guǒ)明顯
綜上采用(yòng)直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。(按照5000h,0.6元(yuán)/kWh)立式鯤磨機直驅係統的優(yōu)勢與球磨機直驅(qū)係統相同,這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅(qū)立磨(mó)結(jié)構示(shì)意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高(gāo)了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破,通過設計一(yī)種雙向載荷扇形模塊機構替(tì)代大直徑軸承,方便加工、生產、運輸(shū)、裝配(pèi)、維修,並降低成本,在工程實際中具有(yǒu)很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨,分別設計(jì)了三種立磨專用永磁電機,代替(tì)傳統的減速機與三相異步電動機,永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的(de)放置位置,均能達到扶正與承壓的(de)作用,並且方便製造、裝配維護,節(jiē)省成本(běn)。均已申(shēn)請專 利。
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