永磁(cí)直驅球磨機、立磨機
1、技術(shù)背景 傳統的球磨機、立(lì)磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減(jiǎn)速裝置以及齒輪結構進行驅動,導致球磨(mó)機的傳動(dòng)係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運(yùn)行維護工作量(liàng)大等問題。 沈陽工業大學電機與控製技術研(yán)究(jiū)所與河南香蕉视频app在线下载機電設備有限公司聯合設計(jì)研發(fā)的球磨機(jī)、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結(jié)構(gòu)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,能直接滿足(zú)荷載的需求,省去傳統磨機的減速機,顯(xiǎn)著提高了(le)電機的效率與功率因數,具有節能、起動轉矩大、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(běn)產品電(diàn)機定子采用了模塊化設計(jì),不僅降低了加(jiā)工、製造、運輸等難度,還相當於把一(yī)個(gè)大功率電機做成了多個小功率(lǜ)電(diàn)機。模塊化電機的控製技(jì)術可以實現降低大功率電機的輸入電(diàn)壓,但是不增加電(diàn)機的輸入電流,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(hé)供電,這樣(yàng)設(shè)計降低了(le)電機的供電電(diàn)壓(yā)和使用的變(biàn)頻(pín)器容(róng)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,大大提升了電機控製的自由度,球磨機運行在輕載工況時,完全可以(yǐ)隻運行部分(fèn)模塊電機驅動球磨機。 在結構方麵,本產品電機的定子采用了一種自主設計研發的隨(suí)動式結構,將整圓的定子分成若幹個相互(hù)存在間隙的小扇形塊,通過機械結構設計,確定了一種無論球磨機轉筒是否震動(dòng)或偏心,定子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。本產品通過機械結構設計保(bǎo)證定子與轉子(zǐ)間的間隙恒(héng)定,電機(jī)不會發生掃膛現象,因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多(duō),從而大幅降低電機永磁體用量,降低(dī)生產成本,節約稀土資源,節能用電量。當模塊發生故障時,直接拆卸故障電機,更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電(diàn)機發生故障(zhàng)而影響到生產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概(gài)述 本(běn)產品的隨動式定子結構構成一種“小車結(jié)構”,滾筒就像(xiàng)公(gōng)路,定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於(yú)汽車在公路行駛,公路的起伏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(dìng)子、轉子間隙(xì)恒定,在球磨機因裝配誤(wù)差、軸承磨損、滾筒形變、重(chóng)載震動等原因造成電機偏心(xīn)、氣隙不均勻時,仍能(néng)正常運轉,保證磨機始終運行在性能狀態,不必(bì)停機檢修(xiū)。同時電(diàn)機定子與轉子間的間隙也可以做的更小,減少永磁體用量(liàng),並且因為隨動(dòng)式結構,電機不會發生(shēng)掃膛現象。 本產品電機的定子為隨(suí)動式(shì)結構,基於模(mó)塊化永磁(cí)直驅(qū)電機,采用獨立的扇形定子塊結構(gòu),其(qí)隨(suí)動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒(tǒng)來確定定子與轉(zhuǎn)子間的間隙,定子塊徑向(xiàng)外側(cè)設有與支(zhī)撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機(jī)滾筒不偏心時(shí)處於半壓縮狀態,如果球磨機(jī)滾筒向上波動,轉筒(tǒng)會向上頂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(jì)續壓縮;下(xià)方定子(zǐ)塊在受(shòu)到永磁體對其向(xiàng)上的吸引力的(de)同(tóng)時,定子(zǐ)塊上的彈性機構將其向上頂,保證下(xià)方定子塊的滾輪依然(rán)貼合轉筒(tǒng)外表麵,使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑(jìng)向與圓周方向的移動,從而保證定子、轉子之間(jiān)的間(jiān)隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動(dòng),則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時,彈性機構將上方其向下(xià)壓(yā),下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈性裝置的壓(yā)力大小可調,對於不同位置的定子(zǐ)塊設置不同的壓力,避免因(yīn)彈性裝置設置(zhì)的壓力過大造成滾輪或(huò)轉筒(tǒng)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(jī)設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台(tái)模塊電機,一台(tái)整圓(yuán)電(diàn)機由多台模塊(kuài)電機構成,多台模塊電(diàn)機共用同一個轉子,模塊電機包(bāo)繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間(jiān)設有固定在支撐框架上的擋板來(lái)對定子塊進行(háng)圓周方向(xiàng)的限(xiàn)位。球磨機滾(gǔn)筒的法蘭處銜接T型支撐板,用(yòng)於支撐安裝電機轉子鐵心及(jí)磁鋼。 本產品的隨(suí)動式定子塊安裝拆卸十分便捷,隻需要沿球磨(mó)機的徑向依(yī)次拆卸(xiè)密封外殼、彈性機構、彈性機構與(yǔ)定(dìng)子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架,即(jí)可將定子塊(kuài)沿徑向拉(lā)出,進(jìn)行檢修(xiū)或更換(huàn)新的(de)定(dìng)子塊(kuài)。 3、采用本產(chǎn)品代替傳統磨機的電機驅動(dòng)係統的優點 現階段大多數(shù)的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以(yǐ)及齒輪結構進行驅動。永磁同步(bù)電(diàn)機與感應電機相比優勢(shì)是它有(yǒu)較高的效率和功率因數,損耗大大降低,節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速(sù),電機運行平穩,係統響(xiǎng)應速(sù)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(yuán)因(yīn)。 采用永磁直驅,取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳(chuán)動環節,縮短係統的傳動鏈,直驅係統的傳(chuán)動效(xiào)率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅(fú)提升,而且直驅係(xì)統的故障率低,維護檢(jiǎn)修(xiū)方(fāng)便,還避免(miǎn)了傳統設備因漏油造成環(huán)境汙染。 由於本(běn)產品(pǐn)電機定子(zǐ)采用了模塊化設計,不僅降低了加工(gōng),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。模塊化電機的控製技術(shù)可(kě)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(shū)入電流(liú),電機不必采用高等級絕緣,模塊化電機采用多(duō)台小功率變頻器聯合供(gòng)電。這樣設計降低(dī)了電(diàn)機的供電電壓和使用的變頻器容量,從而降低(dī)成本。球磨機(jī)運(yùn)行在輕載工況時,完全可以隻運行部分(fèn)模塊電機驅動球磨機。 傳統電(diàn)機故障時(shí),會導致電機合(hé)成磁動(dòng)勢發生畸變,諧波含量增加,平均(jun1)轉矩下降,轉矩波動顯著增加,無法繼續正常運行。而本產(chǎn)品進(jìn)行了模(mó)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(diàn)機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的(de)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(diàn)機即可正常運行。模(mó)塊化電機具有冗餘的模塊數,也可切除故障子模塊而控製其(qí)餘正常子模塊降額運行。使用(yòng)本產品完全不會(huì)因電機發生故(gù)障而影響到生產(chǎn)工期(qī)。 球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或(huò)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膛損壞電機,實(shí)際生產中常常通過增加氣隙大小來預(yù)防掃膛(táng),而氣隙增大會導致永磁(cí)體用量增加,提高電機製造成本。隨(suí)動式定子結構的模塊電機,能在(zài)轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定,可將氣隙做的更小,減少永磁體用量,電機不會(huì)發生掃膛現象,同(tóng)時因為該隨動式定子(zǐ)結構在(zài)偏(piān)心(xīn)時能繼續正常工作,檢修(xiū)次數更少,工作時間更長,大(dà)體積球磨機檢修(xiū)複雜,降低(dī)檢修次數就是(shì)提高(gāo)生產效(xiào)率。 4、隨動式球磨機裝配示(shì)意圖 二、永磁直(zhí)驅立磨(mó)技術 1、立磨直驅(qū)對比於傳統感應電機的優點(diǎn)( 1)變頻調速控製,實現負載工況多樣性 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(gǎi)變係統工作環境,係統反應速度慢(màn)。永磁同步電機采用變頻調速,適(shì)應工況能力(lì)強。遇到突發事件,除調整磨輾高度(dù)外,還增加了速度調節(jiē)以快速適(shì)應係統工(gōng)作環境,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(diàn)機無法在低速實現大(dà)轉矩輸出,需(xū)要額外的盤車係統滿足立磨(mó)的低速起動(dòng)。為保證在電機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,通過減速器滿足係統轉矩需要,整個係統構成複(fù)雜,係統運行的輔助設備很(hěn)多。直驅係統由變頻控製係統(tǒng)控製永磁同步電機起動,轉矩特性滿足需要,無需盤(pán)車係統(tǒng)和減速器,輔助係統少,結構簡單。 (3)變頻器(qì)軟起動,起動過(guò)程隨意設定(dìng) 傳統係統先由低速盤車係統起動,待三相感(gǎn)應電機達到起動條件後,軟起動裝置起動三相(xiàng)感應電(diàn)機,係統運(yùn)行。係統控製複雜,低速(sù)無法實現過載輸出。在低速過程(chéng)需要盤車係統,將轉速提高到三相感應電機起動條件。直(zhí)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(kòng)製起動過程可根據實際工況進行調整,以滿足各種工況的需(xū)求。低(dī)速可過載輸出,滿足起動需要,取代盤車係(xì)統。 (4)無減速器,維護(hù)成本(běn)更低,維護次數少 係統各構成單元均需要時常檢查和定期維(wéi)護,傳(chuán)統係統構成單元多(duō)。同時立磨減速(sù)器結構複雜需要經常維護,維護(hù)成本費用高。同時係統無法實現在低(dī)速運行的情況(kuàng)下進行係統(tǒng)維護。直驅係統(tǒng)構成單元簡(jiǎn)單,變頻(pín)器控(kòng)製永(yǒng)磁同步電機直接(jiē)驅動(dòng),控製方(fāng)便。係統內無減速器,無需額外進行維護,係統維護成本低。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)傳動效率高,節能效果明(míng)顯 綜上采用直驅永(yǒng)磁(cí)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(lì)式鯤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(zhuì)述。 2、永磁直(zhí)驅立磨結構示意圖 本新型立(lì)磨結構采用永磁直驅電機(jī)驅動,提高了(le)立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承(chéng)上進行突(tū)破,通過設計一種雙向(xiàng)載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承,方便加工、生產、運(yùn)輸、裝配、維(wéi)修,並降低成本,在工程實(shí)際中具有很強的實用型。 針對大、中(zhōng)、小型不同尺寸的立磨,分別設計了三種立磨專用永磁電機(jī),代替傳統的減速機與三相異步電動機,永(yǒng)磁(cí)直驅(qū)電機(jī)具有雙(shuāng)向載荷機構與(yǔ)不同的放置位置,均能達到扶正(zhèng)與承壓的作用(yòng),並且方便製造、裝配維護,節省成本。均(jun1)已申(shēn)請專 利。