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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(dà)都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅(qū)動,導致球(qiú)磨(mó)機的傳動係統存在機(jī)械傳動鏈冗長、效率低、機構(gòu)複雜(zá)、運行維護工作量大(dà)等問題。
沈陽工業大學電(diàn)機與控(kòng)製技術研究所與河南香蕉视频app在线下载機電設備有限公司聯合(hé)設計研發的球磨(mó)機、立磨機采用(yòng)永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計,取消動力傳輸的中間環節,做成直驅方(fāng)案,能直接滿足荷載的需求,省(shěng)去傳統磨機(jī)的減速機,顯著提高了電機的效率與功率因數,具有節能(néng)、起動(dòng)轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機(jī)定子采用了(le)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機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控(kòng)製技術(shù)可以實現降低大功率電機(jī)的輸入電壓,但是不增加電機的(de)輸入電流(liú),電(diàn)機不必采用高等級絕緣。模塊化電(diàn)機采用多台小功率變頻器聯合供電,這樣設計(jì)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(běn)。每個模塊電(diàn)機(jī)都具有一套獨立的控製係統,大(dà)大提升了電機控製的(de)自(zì)由度(dù),球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻(zhī)運行部分(fèn)模塊電機驅動球磨機。

在結(jié)構方麵,本產品電機的定子(zǐ)采用了一種自(zì)主設計研發(fā)的隨動式結構,將整圓的定(dìng)子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊,通過機械結構設計(jì),確定了一種無論球磨(mó)機轉筒是(shì)否震動或偏心,定子(zǐ)塊始終(zhōng)跟隨轉筒運(yùn)動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構(gòu)。本產(chǎn)品通過機械結構設計保證定(dìng)子與(yǔ)轉子(zǐ)間的(de)間隙恒(héng)定(dìng),電機不會發生掃(sǎo)膛現象,因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多,從而大幅(fú)降低電機永(yǒng)磁體用量,降低生產成本,節約稀土資源,節能用電量(liàng)。當(dāng)模塊發生故障時,直接(jiē)拆卸故(gù)障電機,更換新的模塊(kuài)電機即可正常運行。使用本(běn)產(chǎn)品完(wán)全不會因電機發生故障而影響到(dào)生產(chǎn)工期。
2、球磨(mó)機專用隨動式永磁直驅電機概(gài)述
本(běn)產品的隨動(dòng)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(tiē)合滾筒旋轉相當於汽(qì)車在公路行駛,公路的(de)起伏不影響車輪(lún)與地麵貼合,即(jí)滾筒偏心浮動(dòng)不影響滾(gǔn)輪貼合滾筒,保(bǎo)證定子、轉子間隙恒定,在球磨機因裝配誤差(chà)、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不(bú)均勻(yún)時,仍能正(zhèng)常運轉,保證磨機始終運行在性能狀態,不必停機檢修(xiū)。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小,減少永(yǒng)磁體用量,並且因為隨動式結(jié)構,電機不會發生掃膛現象。

本產品電機的(de)定子為隨動式結構,基於模塊化永磁(cí)直驅電機,采用獨立的扇形定子塊結構,其隨動原理是在定子(zǐ)塊的軸向兩側安裝滾輪(lún)且滾輪貼(tiē)合滾(gǔn)筒來確定定子與轉子間的間隙,定子塊徑向外側設有與支撐框架相連(lián)的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒(tǒng)不偏心時處於半壓縮狀(zhuàng)態,如果球磨機滾筒向上波動,轉(zhuǎn)筒會向上(shàng)頂(dǐng)定子塊上安裝的滾輪,進而帶動定子塊向上移動,上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永(yǒng)磁體對其向上的吸引力的同時,定子塊(kuài)上的彈性(xìng)機構將其向上頂,保證下方定子塊(kuài)的滾輪依然貼合(hé)轉筒外表麵,使定子塊跟隨轉(zhuǎn)筒波動而進行徑向與圓周方(fāng)向的移動,從而保證定子、轉(zhuǎn)子之間(jiān)的間隙(xì)不變。球磨機(jī)滾筒向下複位或繼續向下波動,則(zé)上方定子(zǐ)塊在受到永磁體對其向下的吸引(yǐn)力的同時,彈性機構(gòu)將上方(fāng)其向下壓,下方定子塊被轉筒(tǒng)向下壓。

本產品彈性裝置的壓力大小可(kě)調,對於不同位置的定子塊設置(zhì)不同的壓力(lì),避免因彈性裝置設置的壓(yā)力過大造成滾輪(lún)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(shè)計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台(tái)模塊(kuài)電機(jī),一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共(gòng)用同一個轉子,模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式(shì)定子塊(kuài)間設有固定在支撐框(kuàng)架上(shàng)的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用(yòng)於支撐安(ān)裝(zhuāng)電機轉子(zǐ)鐵心及磁鋼。
本產(chǎn)品的(de)隨動式定(dìng)子塊安裝拆卸(xiè)十分便(biàn)捷,隻需要沿球(qiú)磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性(xìng)機(jī)構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架,即可將定子塊沿徑向拉出,進(jìn)行檢修或(huò)更換新的定子塊。

3、采(cǎi)用本產品代(dài)替傳統磨機的電機驅(qū)動係統的優點
現(xiàn)階段大多數的(de)球磨機仍采用三(sān)相感應(yīng)電動機、聯軸器、減速裝(zhuāng)置以及齒輪(lún)結構進(jìn)行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較(jiào)高的效率和功率因數,損耗大大降低,節約了能源。永磁電機通過變頻(pín)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應用越來越廣泛的原因(yīn)。
采用永(yǒng)磁直驅,取消了中間的減速(sù)機(jī)、聯軸器、及(jí)齒輪的傳動環節,縮(suō)短係統(tǒng)的傳動鏈,直驅係統的傳動效率將提升至少(shǎo)20%。球磨機直驅(qū)係統的(de)傳動效率不僅得到大幅(fú)提升,而且直驅(qū)係統的故障率低,維護檢修方便,還避免了傳統設備因(yīn)漏油造成環境(jìng)汙染。
由於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(hái)相(xiàng)當(dāng)於把一個大功率電機做(zuò)成了多個小功率電機。模塊化電機的(de)控製技術可以實現降低大功率電機的(de)輸入電壓,但是不增加電機的輸入電流,電(diàn)機不必采用(yòng)高等級絕緣,模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和(hé)使用的(de)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動球磨機。
傳統(tǒng)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(xiǎn)著增加,無法繼續正常運行。而本產品(pǐn)進行了模塊化設(shè)計,每個模塊電機(jī)都具有一(yī)套獨立的控製係統,大大提升了電機控製的自由度,可以利(lì)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(gù)障(zhàng)電(diàn)機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有(yǒu)冗餘的模塊數,也可切除故障子模塊(kuài)而控製其餘正常子模塊(kuài)降額運行(háng)。使用本產品完全不會因電機發(fā)生故障而影響到生產工期。

球磨機(jī)因加(jiā)工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震(zhèn)動等(děng)因素會發生轉子偏(piān)心現象,偏心嚴(yán)重時還會造成電機掃膛損壞電機,實際(jì)生產中常常通過增(zēng)加氣隙大小來預(yù)防掃膛,而氣隙增大會導致永磁體用量增加,提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊(kuài)電機,能在(zài)轉筒偏心時保證(zhèng)定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙恒定,可將氣隙做的更小,減少(shǎo)永磁體用量(liàng),電機不(bú)會發生掃膛現象,同時因為該隨動式定子結(jié)構(gòu)在偏心時能繼續正常工作,檢修次數更少,工作時間更長,大體積球磨機檢修複雜,降低檢修(xiū)次數就是提高(gāo)生產效率(lǜ)。
4、隨動式球磨機裝配示意圖

二、永磁(cí)直驅立磨技術(shù)
1、立磨直驅對比於傳(chuán)統感應電(diàn)機的優點( 1)變頻調速控製,實現負載工況(kuàng)多樣(yàng)性
傳統立磨速(sù)度單一,工況適應能力差。遇(yù)到突發事件,調整(zhěng)磨鞮高度來改變係(xì)統工作環境,係統反應速度慢。永磁同步電(diàn)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(jiā)了(le)速度調節以快速適(shì)應係統工作環境,係統反應速度更快。
(2)係統(tǒng)簡單,可靠性高
傳(chuán)統係統(tǒng)因三(sān)相感應電(diàn)機無法(fǎ)在低速實(shí)現大轉矩輸出,需要額外的盤車係(xì)統滿足立磨的低速起動。為保證在(zài)電機(jī)起動過程不對電網造成過大的衝擊,需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後,通過減速器滿(mǎn)足係統轉矩需要,整個係統構成複(fù)雜,係統運行的(de)輔助設備很多。直驅係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(yào),無需盤車係統和減(jiǎn)速器,輔助係統少,結構簡單。
(3)變頻器軟起動,起動(dòng)過程隨(suí)意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動(dòng),待三相感應電機達到起動條件後,軟起動裝置起動三相(xiàng)感應(yīng)電機,係統運行。係統(tǒng)控(kòng)製複(fù)雜,低速無法實現過載輸出(chū)。在(zài)低速過程需要盤車係統,將轉速提(tí)高到三相感應電機起動條件。直驅係(xì)統直接變頻低速起動,係統直接運行,係統(tǒng)控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工(gōng)況進行調整,以滿(mǎn)足各(gè)種(zhǒng)工況的需求。低速可過載輸出,滿足起動需要,取(qǔ)代盤車係統。
(4)無減速器,維護成本(běn)更低,維護次數少
係統各構成單元均需(xū)要時常檢查和定期維(wéi)護,傳統係統構成單元多。同時立磨減(jiǎn)速器結(jié)構複雜需要經常維護(hù),維護(hù)成本費用高。同時係統無法實現在低速運行(háng)的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單,變頻器控製永磁同步電(diàn)機直接驅動,控製方便。係統內無(wú)減速器,無需額外進行維護,係統維護成本低。同時,係統(tǒng)可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。
(5)傳動效率高,節能效果明(míng)顯

綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統(tǒng)年節電量達181萬元。(按照5000h,0.6元/kWh)立式鯤(kūn)磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同,這裏不再(zài)一—贅述(shù)。
2、永磁直驅立(lì)磨結構示意(yì)圖
本新(xīn)型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與(yǔ)壓力軸(zhóu)承上進行(háng)突破,通過設(shè)計(jì)一(yī)種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承,方便加(jiā)工(gōng)、生產、運輸、裝配、維修,並降低成本,在工程實(shí)際中具有很(hěn)強的實用型。

針對大、中、小(xiǎo)型不同尺寸的立磨,分別(bié)設計了(le)三種立磨專用永磁電機,代替傳(chuán)統的減速機與三相異步電動機,永磁直驅電機(jī)具有雙向載荷機構與(yǔ)不同的放置位置,均能達到扶正與承壓的(de)作用,並(bìng)且方便製造、裝配維護,節省成本。均已申請專(zhuān) 利。


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