永磁直驅球磨(mó)機、立磨機
1、技術(shù)背景(jǐng) 傳統的球(qiú)磨機、立磨機大都采用三相異步(bù)電動機、聯軸(zhóu)器、減速裝置以及齒輪結構進(jìn)行驅動,導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效(xiào)率(lǜ)低、機構複雜(zá)、運行維護工作量大等問題。 沈陽工業(yè)大學電機與控製技術(shù)研究所與河南香蕉视频app在线下载機電設備有限公司(sī)聯合設計研發的球磨機、立磨(mó)機(jī)采用永磁直驅電機,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,做成直驅方案,能直接(jiē)滿足荷載的需求,省去傳統磨機的減(jiǎn)速機(jī),顯著提高了電機的效率與功率因數,具有節能、起動轉矩大(dà)、過載能(néng)力強、係統免維護、自動化程度高等優(yōu)點。 在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設(shè)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(xiǎo)功率(lǜ)電(diàn)機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入(rù)電壓,但是不增加電機的輸入電流,電機不必采(cǎi)用高等級絕(jué)緣。模塊化電機(jī)采用多台小功率變頻器聯合供電,這樣設計降低了電(diàn)機的供電電(diàn)壓和使用的(de)變頻器容量,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(jī)控製的自由度,球磨機運行(háng)在輕載工況時,完全可以(yǐ)隻運行部分模塊(kuài)電機驅動球磨(mó)機。 在結構方麵,本(běn)產品(pǐn)電機(jī)的定子(zǐ)采用了(le)一種自主設計研發的(de)隨動式結(jié)構,將整圓的定子分成(chéng)若幹個相互存在間隙的小扇形塊,通過機(jī)械結構設計(jì),確定了一種無(wú)論球磨(mó)機(jī)轉筒是(shì)否震動或偏心,定子塊始終(zhōng)跟隨轉筒(tǒng)運動從而(ér)保持定子(zǐ)與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保(bǎo)證定子與轉子間的間隙恒定(dìng),電機不(bú)會發生掃膛現象,因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直(zhí)驅電機的小很多,從而大幅降低電機永磁(cí)體用量,降低生產成(chéng)本,節約稀土資源,節能用電量。當模塊(kuài)發生故障時,直接拆卸故障電機,更換新的模(mó)塊電機即可正常(cháng)運行。使用本產(chǎn)品完全不會因電機發生故障而影響到(dào)生產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅(qū)電機概述 本產品(pǐn)的隨動式定子結構(gòu)構成一種“小車結構”,滾筒就像公(gōng)路,定子塊就像汽車。滾輪貼合滾(gǔn)筒(tǒng)旋轉相(xiàng)當於(yú)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(xīn)浮動不影響滾輪貼合滾筒,保證定子、轉(zhuǎn)子間隙恒定,在球磨(mó)機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時(shí),仍能正常運轉,保證磨機始終運(yùn)行在性能狀態,不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的(de)間隙也可以做的更小,減少永(yǒng)磁(cí)體用量,並(bìng)且因為隨動(dòng)式結構,電機不會發生掃膛現象(xiàng)。 本產(chǎn)品電機的定子為隨動式結構,基於(yú)模塊化永磁直(zhí)驅電機(jī),采用獨立的扇形定(dìng)子塊(kuài)結構,其隨(suí)動原(yuán)理是在定子塊的軸(zhóu)向(xiàng)兩側安裝滾(gǔn)輪且滾輪貼(tiē)合滾筒來確定定子與(yǔ)轉(zhuǎn)子間的間隙,定子塊徑向外(wài)側設有與支撐框架相連的(de)彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心(xīn)時處於半壓縮狀(zhuàng)態,如(rú)果球磨機滾筒向上波動,轉筒會向上頂定子塊上安(ān)裝的滾輪(lún),進而帶動定子塊向上移動,上方彈性(xìng)機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時(shí),定子塊(kuài)上的彈性機構將其向上頂,保證下方(fāng)定子塊的滾輪依然(rán)貼合轉筒外表麵,使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向(xiàng)與圓周方向的移動,從而保證定子、轉(zhuǎn)子之間的間隙不變。球磨機滾筒(tǒng)向下複位或繼續向下波動,則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時,彈性機(jī)構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下(xià)壓。 本產品彈性裝置的壓力大小可調,對於不同位置的(de)定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪(lún)或轉筒磨損較快。 本產品將永磁(cí)電(diàn)機采用模塊化控製,根(gēn)據不同功率的電機設計采用不同個數(shù)的隨(suí)動式定子塊構成一台模塊電機,一台整圓電機由多台模塊電機構成,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(tǒng)上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板(bǎn)來對定子塊進行圓(yuán)周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝(zhuāng)電(diàn)機轉子鐵(tiě)心及磁鋼。 本產品的(de)隨動式定子(zǐ)塊安裝拆卸十分(fèn)便捷(jié),隻需要沿球磨機的徑向依(yī)次拆卸(xiè)密封外殼、彈性機構、彈性機(jī)構與定子(zǐ)塊之間的連(lián)接(jiē)杆、彈性機構支(zhī)撐架,即可將定子塊沿(yán)徑向拉出,進行檢修或更換(huàn)新的定子塊。 3、采用本產品代替傳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(yòng)三相感應電動機、聯軸器(qì)、減速裝置以及(jí)齒(chǐ)輪結構進(jìn)行驅動。永磁同步電機與感應電機相(xiàng)比優勢是它有較高的(de)效率和功率因(yīn)數,損耗大大降低,節約(yuē)了能源。永磁電機通過變(biàn)頻器進行(háng)調速,電(diàn)機運(yùn)行平穩,係(xì)統響應速度快,感應電機則起動相(xiàng)對(duì)困難。這些也是近年來永磁(cí)電機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、及齒輪的傳動環節,縮短係統的傳動鏈,直驅係統(tǒng)的(de)傳動效率將提升至少(shǎo)20%。球磨機直驅係統的傳動效率(lǜ)不僅得到大幅(fú)提升,而且直驅係統的故障率低,維護檢修方便,還避免了傳統設(shè)備因漏油(yóu)造成(chéng)環境汙染。 由於本產品電機定子采用了模塊化(huà)設計,不僅降低了加工,製造,運輸等難(nán)度,還相當於把一個大功率電機做(zuò)成了多個小(xiǎo)功率電機。模塊化電機的控製技術可以(yǐ)實現降低大功率電機的輸入電壓,但是不增加(jiā)電機的輸(shū)入電流,電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供電。這樣設計降低(dī)了(le)電機的供電電壓和使用的(de)變頻器容量,從(cóng)而降低(dī)成本。球磨機運行在輕載工(gōng)況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨(mó)機。 傳統電機故障時,會導致電(diàn)機合成磁動勢發生畸變,諧波含量增加,平(píng)均轉矩下降,轉矩波動顯著增加,無法繼續正常運行。而本(běn)產品進行了(le)模塊化設計,每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統,大大提升了電機控製的自(zì)由度,可以(yǐ)利用其多電機結構和控製靈活的優勢,在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電(diàn)機具有冗餘(yú)的模塊數,也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊(kuài)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期。 球磨機因(yīn)加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重(chóng)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膛損壞電機,實際生產中常常通過增加(jiā)氣隙大小來預防掃膛,而氣隙增(zēng)大會導致永磁體用(yòng)量增加,提高電機製造成本。隨動式定(dìng)子結構的模塊電機,能在轉筒偏心時(shí)保證定子與(yǔ)轉子之間(jiān)的間隙恒定,可將氣隙做的更(gèng)小,減少永磁體用量,電機不會發生掃膛現象,同時因為該隨(suí)動式定子結構在偏心時能(néng)繼續正常工作,檢修次(cì)數更(gèng)少,工作時(shí)間更長,大(dà)體積球磨(mó)機檢修複雜,降低檢修(xiū)次數就是提高生產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意圖 二(èr)、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(biàn)頻調速控(kòng)製(zhì),實現負載工(gōng)況多樣性 傳(chuán)統立磨速度單一,工況適應能力差。遇到突發事件,調整磨鞮高度來改變係統工作環(huán)境,係統反(fǎn)應速度慢。永磁同(tóng)步電機采用變頻調速,適應工況能力強。遇到突發事件,除(chú)調整磨輾高度外,還增加了速度(dù)調節以快速適應係統(tǒng)工作環(huán)境(jìng),係統反應速度更快。 (2)係統簡單,可靠性高 傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出,需要額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(chéng)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,通過減速器滿足係統轉矩需(xū)要,整個係統構成複雜(zá),係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起(qǐ)動,轉矩特性滿足(zú)需要,無需盤車係統和減(jiǎn)速器,輔助係統(tǒng)少,結構簡單(dān)。 (3)變頻器軟起動,起(qǐ)動過程(chéng)隨意設定 傳(chuán)統係統先由(yóu)低(dī)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感(gǎn)應電機,係統運行。係統控製複雜,低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統(tǒng),將轉速提(tí)高到三相感應電機起動條件。直驅係統直(zhí)接變頻低速起動,係統直接運行,係統控製簡單(dān)。變頻控製起動過程可根(gēn)據實際工況進(jìn)行調整,以滿足各種工況的需求。低速可過(guò)載輸出,滿足起動需要,取代盤車係統。 (4)無減速器(qì),維護成本更低,維護次數少(shǎo) 係統(tǒng)各構成(chéng)單(dān)元均需(xū)要時常檢查和定期維護,傳統係(xì)統構成單元(yuán)多。同時立(lì)磨減(jiǎn)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(xià)進行係統維護。直驅係統構成單元簡單,變頻(pín)器控製永磁(cí)同步電機直接驅動(dòng),控製方便。係(xì)統內無減速器,無需額外進行維護,係統維護成本低。同時,係(xì)統可實現在電機(jī)低速運行情況下進行係統維護。 (5)傳動效(xiào)率高,節能效果明顯 綜上采用直驅永磁電(diàn)機取代傳統驅(qū)動係統年節電量(liàng)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,這裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立磨結構(gòu)示意圖 本新型立磨(mó)結構采用永(yǒng)磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承(chéng)與壓力軸承上進行突破,通過設計一種(zhǒng)雙(shuāng)向載荷扇形模塊機構替代(dài)大直徑軸承,方便加工、生產、運輸、裝配、維修,並降低成本,在(zài)工程(chéng)實際中具有很強的實用型。 針對大、中、小型不同尺寸的立磨(mó),分別設計了三種立磨專用(yòng)永磁電機,代替傳統的減速機與三相異步電動機(jī),永(yǒng)磁直驅電(diàn)機具有雙向載(zǎi)荷機構與不同的放置位置,均能達到扶正與承壓的作用,並且方便製造、裝(zhuāng)配維護,節省成本。均已申請專 利。