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分類:永磁直驅礦用球磨機 ——
1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯(lián)軸器(qì)、減速裝置以及齒輪結(jié)構進行驅動(dòng),導致球磨(mó)機的傳動係統存在機械傳動鏈冗(rǒng)長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈(shěn)陽工業大學電機與控製技術研究所與河南香蕉视频app在线下载機(jī)電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用(yòng)永磁(cí)直驅電機,通(tōng)過將電動機與(yǔ)機械結構進行機電一體化設計,取消動力傳輸的中間環節,做成直(zhí)驅方(fāng)案,能直接滿足荷載的需求,省去傳統磨機的減速機,顯(xiǎn)著提高了電機的效率與功率因數,具有節能、起動轉矩大、過載能(néng)力強、係統免維(wéi)護、自動化程度高等優點(diǎn)。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計,不僅降低了加工、製造、運輸等難度,還相當於把一個大功率電(diàn)機做成(chéng)了多個小功率電機(jī)。模塊化電機的控製(zhì)技術可以實現降(jiàng)低大功率電(diàn)機的輸入電壓,但(dàn)是不增加電機的輸入電流,電機不必采用高等級絕(jué)緣(yuán)。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電,這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量,從而降低成本(běn)。每個模塊電(diàn)機都具有一套獨立的控製係統,大大提升了電機控製的自由度,球磨(mó)機運(yùn)行在輕載工況時,完全(quán)可以(yǐ)隻運行部分模塊電機驅動球磨機。

在(zài)結構方麵,本產品(pǐn)電機的定子(zǐ)采用了(le)一種自主設計研發(fā)的隨動式結構,將整圓的定子分成若幹個(gè)相互存在間隙的小(xiǎo)扇形塊,通過機械結構設計,確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心,定子塊始終跟(gēn)隨轉筒運動(dòng)從而(ér)保持定子(zǐ)與轉子間(jiān)隙恒定的結構。本產品通過機(jī)械結構設計保證(zhèng)定子與轉子間的間隙恒定,電機不會(huì)發生掃(sǎo)膛現象,因此電機的氣隙可以設計的比(bǐ)普通永磁直驅電(diàn)機(jī)的小很多,從而大幅降低電機永磁(cí)體用量,降低生產成本,節約稀土資源(yuán),節能(néng)用電量。當模塊發生故障時,直接拆卸故障電機,更換新的模塊電(diàn)機即可正常運行。使用本產品完(wán)全不會因電機發生故障而影響到生產(chǎn)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(zhǒng)“小車結構”,滾筒就像公路,定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛,公路的起伏不影響車輪(lún)與地麵貼合,即滾筒偏心浮動不影響(xiǎng)滾輪貼合滾(gǔn)筒,保證定子、轉子間隙恒定,在球磨(mó)機因裝配誤差、軸承(chéng)磨損(sǔn)、滾筒形變、重載震(zhèn)動等原(yuán)因造成電機偏心、氣(qì)隙不均勻時,仍能正常運轉,保證磨機始終運行在性能狀態,不必(bì)停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做(zuò)的更小,減少永磁體用量,並且因為隨動式結構,電機不會發生掃膛現象。

本產品電機的定子(zǐ)為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機,采用獨(dú)立的扇形定子塊結構,其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉(zhuǎn)子間的(de)間隙,定子塊徑向外側(cè)設有與支撐框架相連的彈性(xìng)機構。彈性機構在(zài)球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果(guǒ)球磨機滾筒向上波動,轉筒會向上頂定子(zǐ)塊上安裝的滾(gǔn)輪,進而帶動定子塊向上移動,上方(fāng)彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對(duì)其向上的吸引力的同時,定子塊上的彈性機構將其向(xiàng)上頂,保證下方定子塊的(de)滾輪依然貼合轉筒外表麵,使定子(zǐ)塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動,從而保證定子、轉子(zǐ)之間的間隙不變。球磨機(jī)滾筒向下複位或(huò)繼續向下波動,則上方定子塊在受到永磁體對其向下(xià)的(de)吸(xī)引力(lì)的同時,彈性機構將上方其向(xiàng)下壓,下方定(dìng)子塊被轉筒(tǒng)向下壓。

本(běn)產品彈性(xìng)裝置的壓力大小可調(diào),對於不同位置的定子塊設(shè)置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的(de)壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製,根據不同功率的電機設計采用不(bú)同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電(diàn)機,一台整圓電機由多台模(mó)塊電機構成(chéng),多台模塊電機共用同一個轉子,模(mó)塊電機包繞式安裝在球磨機滾(gǔn)筒上。相(xiàng)鄰隨動式定子塊間設(shè)有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行(háng)圓周方向的限位。球磨機滾筒的法(fǎ)蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵(tiě)心及磁(cí)鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝(zhuāng)拆(chāi)卸(xiè)十分便捷(jié),隻需要沿球磨(mó)機的徑向依次拆卸(xiè)密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間(jiān)的連接杆(gǎn)、彈性(xìng)機構支撐架,即可將定子塊沿徑向拉出(chū),進行檢(jiǎn)修或更換(huàn)新的定子塊。

3、采用本產(chǎn)品代替傳(chuán)統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置(zhì)以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應(yīng)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(néng)源。永(yǒng)磁電機通過變頻器進行調速,電機運行平穩,係統響應速度快,感應(yīng)電機則起動相對困難。這些也(yě)是近年來永磁電(diàn)機應(yīng)用越來越廣泛的原因。
采(cǎi)用永磁直驅,取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節,縮(suō)短係統的(de)傳動鏈,直驅係統的傳動效率(lǜ)將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升,而且直驅係統的故障率(lǜ)低(dī),維護檢修方便,還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染(rǎn)。
由(yóu)於本產品電(diàn)機定子采用(yòng)了模塊化設計,不僅(jǐn)降低了加工,製造,運輸等難度,還相當於(yú)把一個大功(gōng)率電機做成了多個小(xiǎo)功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電(diàn)機的輸(shū)入電(diàn)壓,但是不增加電機的輸入電(diàn)流,電(diàn)機不必采用高等級絕緣,模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合(hé)供電。這樣設計降低了電機(jī)的供電電壓和使用的變頻器容量,從而降低成本。球磨機(jī)運行在輕載工況時(shí),完全可(kě)以隻運(yùn)行部分模塊電機驅(qū)動球磨機。
傳統電(diàn)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(píng)均轉矩(jǔ)下降(jiàng),轉矩波動顯(xiǎn)著(zhe)增加,無法(fǎ)繼續正常運行。而本產品(pǐn)進行了模塊化設計,每個模塊電機都具有(yǒu)一套獨(dú)立的控製係統,大大提升了電機控製(zhì)的自由度,可以利用(yòng)其多電機結構和控製靈活的優勢,在發(fā)生故障時。可以(yǐ)直接拆卸故障(zhàng)電機更換(huàn)新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數,也(yě)可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全(quán)不會因電機發(fā)生故障而影響(xiǎng)到(dào)生產工期(qī)。

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掃(sǎo)膛損壞電機,實際生產中常常通(tōng)過增加氣隙大小來預防掃膛,而(ér)氣隙增大會導致永磁體用量增加,提高電機製造(zào)成(chéng)本。隨動式定子結構(gòu)的模塊(kuài)電(diàn)機,能在(zài)轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定,可將氣(qì)隙(xì)做(zuò)的更小,減少(shǎo)永磁體用量,電機不會發(fā)生掃膛現象,同時(shí)因為該隨動式定子結構在偏心時能(néng)繼續正常工作(zuò),檢修(xiū)次數更少,工(gōng)作時間更(gèng)長,大體積球磨機檢(jiǎn)修複雜,降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機(jī)裝配示意圖

二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1)變頻調速控製,實現(xiàn)負載工況多樣性
傳統立磨速度單一,工況適應能力差。遇(yù)到突發事件,調整(zhěng)磨鞮高度來改變(biàn)係統工作環境,係統(tǒng)反應速度慢。永磁同步電(diàn)機(jī)采用(yòng)變頻調速,適應工況能力強。遇到突發事件,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(sù)度更快。
(2)係統簡單,可靠性(xìng)高
傳統係統因三相感應電(diàn)機無法在低(dī)速實現大轉(zhuǎn)矩輸出,需要額(é)外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊,需(xū)增加軟起動裝置。三相感(gǎn)應電機(jī)起動後,通過(guò)減速器滿足係統(tǒng)轉(zhuǎn)矩需要,整個(gè)係統構成複雜,係統運行(háng)的輔助設備很多。直(zhí)驅係(xì)統(tǒng)由變頻控製係統控製永磁同步電機起動(dòng),轉矩(jǔ)特性滿足需(xū)要(yào),無(wú)需盤車係統和減(jiǎn)速器,輔助係統少,結構簡單。
(3)變頻器(qì)軟起動,起動過程隨意設定
傳統(tǒng)係(xì)統先由低速盤車係統起動,待三相感應(yīng)電機(jī)達到起動條件後,軟起動裝置起動三相感應電機,係統(tǒng)運行。係統控製(zhì)複雜,低速無法(fǎ)實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統,將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動,係統直接運行(háng),係統控製簡單。變頻控製起(qǐ)動過程可根據實際工況進行調整,以滿足各種(zhǒng)工況的需求。低速可過(guò)載輸出,滿足起動需要,取(qǔ)代盤車係統。
(4)無減速器,維護成本更低,維護次數少
係統各構成單(dān)元均需要時常檢查和定(dìng)期維護,傳統係統構(gòu)成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護,維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維(wéi)護。直驅係統構成單元簡單,變頻器控製永磁同步電機直接驅(qū)動,控製方便。係統(tǒng)內無減速器,無需額外進行維護(hù),係統維護成本低。同時,係統可實現在電機低速運行情況下進(jìn)行係統維護。
(5)傳動效率高,節能效果明顯

綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量(liàng)達181萬元。(按(àn)照5000h,0.6元/kWh)立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機(jī)直驅係(xì)統相同,這裏不(bú)再一—贅述。
2、永(yǒng)磁直驅立磨結構(gòu)示意圖
本新(xīn)型立磨結構采用永磁直驅電機驅(qū)動(dòng),提高了立磨效率。在立磨扶正軸承(chéng)與壓力軸承上進(jìn)行突破,通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承,方(fāng)便加工(gōng)、生產、運輸、裝配、維修,並降低成本,在工(gōng)程實際中具有很強的實用(yòng)型(xíng)。

針對大、中(zhōng)、小型不同尺寸的立磨,分別設計了三種立磨(mó)專用永(yǒng)磁(cí)電機(jī),代替傳統的減速機與三相異步電(diàn)動(dòng)機,永磁直驅電機具有雙向載荷機構(gòu)與不同的放置位(wèi)置,均能達到扶正(zhèng)與承壓的作用,並且方便製造、裝配維護,節省成本。均已申請專 利。


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