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產(chǎn)品分類
分類(lèi):永(yǒng)磁(cí)直驅礦用(yòng)球磨機 ——
1、技(jì)術背景(jǐng)
傳統的球磨機、立磨機大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動,導致球磨機的傳動係(xì)統存在機械傳動(dòng)鏈冗長、效率(lǜ)低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機與控製技(jì)術研究所與河南小黄鸭视频官网機(jī)電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機(jī)與機械結構進行機電一體化設計,取消動力傳輸(shū)的中間環節(jiē),做成直驅方案,能(néng)直接滿足荷載的需求,省去傳統磨機的減速機,顯著提高了電機的效率(lǜ)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(miàn),本產品電機定子采用了模塊化設計,不僅降低了(le)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。模塊化電機的控製技術可(kě)以實(shí)現降低大功率電(diàn)機的輸入電壓,但是不增加電機的輸入電(diàn)流,電機不必采用高(gāo)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(diàn)機的供電(diàn)電壓和使用的變(biàn)頻器容量,從而降低成本。每(měi)個模(mó)塊電機都具有一(yī)套獨立的控製係統(tǒng),大大提升了電(diàn)機控製的自由度,球(qiú)磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機(jī)驅動球磨機。
在結構方麵,本產品電機的定子采用了一種(zhǒng)自主設計研發的隨(suí)動式(shì)結構,將(jiāng)整圓的定子分成若幹個相互存在間隙(xì)的(de)小扇(shàn)形塊(kuài),通過機械結構(gòu)設計,確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心,定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定(dìng)的結構。本(běn)產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定,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(pǔ)通永磁直驅電機的小很多,從而大幅降低電機永磁體用量,降(jiàng)低生產成本,節約稀土資源,節(jiē)能用電量。當模塊發生故障(zhàng)時(shí),直接拆卸(xiè)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機發生故障而影響到生產工期。
2、球磨機專用(yòng)隨(suí)動(dòng)式永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子(zǐ)結構構成一種“小車結(jié)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(yú)汽(qì)車在公路行駛,公路的起伏不影響(xiǎng)車輪與地(dì)麵貼合,即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾(gǔn)筒,保證定子、轉子間隙(xì)恒定,在球磨機因裝配誤(wù)差、軸承磨損(sǔn)、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時,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(jiān)隙(xì)也可以做的更小,減少永(yǒng)磁體用量,並且因為隨動式結構,電機不會發(fā)生掃膛現象。
本產(chǎn)品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機,采用獨立(lì)的(de)扇(shàn)形定子塊結構,其隨動(dòng)原理是在定子塊(kuài)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(zǐ)塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾(gǔn)筒不偏心時處(chù)於半壓縮狀態,如果球磨機(jī)滾筒向上波(bō)動,轉筒(tǒng)會向上頂定子塊上安裝(zhuāng)的滾輪,進而帶(dài)動定(dìng)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磁體(tǐ)對其向上的吸引(yǐn)力的同時,定子塊上的彈性機構將其向上頂,保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵,使定子塊跟(gēn)隨轉筒波動而進行徑向與圓周(zhōu)方向的移動,從而保證(zhèng)定子、轉子之間的(de)間隙不變(biàn)。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(cí)體對其向下的吸引力的同時,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大小(xiǎo)可調,對(duì)於不同位置的定子塊設置不(bú)同的壓力,避免(miǎn)因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁(cí)電機采用(yòng)模塊化控(kòng)製(zhì),根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成(chéng)一(yī)台模塊電機,一台整圓電機由多台模塊電機構成,多(duō)台模塊電機共用(yòng)同一個(gè)轉子,模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上(shàng)。相鄰隨動式定子(zǐ)塊間設有固定在(zài)支撐框架上的擋板來對定子(zǐ)塊進行圓周方向的限位。球磨機滾(gǔn)筒的法蘭處銜接T型支撐板(bǎn),用於支撐安裝電機(jī)轉子鐵心及磁鋼。
本產品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外殼、彈性機構、彈性機(jī)構與定(dìng)子塊之間的(de)連接杆、彈性機構支撐架,即可將定子塊沿徑向拉出,進行檢(jiǎn)修或更換新的定子塊。
3、采用本(běn)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(cǎi)用三(sān)相感應電動機、聯軸器(qì)、減速裝置以及齒輪結構進(jìn)行驅動。永磁同(tóng)步電機與(yǔ)感應電機相比優勢(shì)是它(tā)有較高(gāo)的效率和功率因數,損耗大大降(jiàng)低,節約了能源。永磁電機(jī)通過變頻器進(jìn)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(lái)越廣泛的原因。
采用永磁直驅,取(qǔ)消了中間的減速機、聯軸器(qì)、及齒輪的傳動環節,縮短係統的傳動鏈(liàn),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(dào)大幅(fú)提升,而且直驅係統的故障率低(dī),維護檢修方便,還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產(chǎn)品電機定子采用了模塊化設計(jì),不僅降(jiàng)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。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓,但是不增加電機的輸入電流,電機不必采用高等級絕緣,模塊化(huà)電(diàn)機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計(jì)降低了電機的供電電壓和使用的變頻(pín)器容量,從而降低(dī)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(qiú)磨機。
傳統電機故障(zhàng)時,會導致電機合成磁動勢發生畸變,諧波含量(liàng)增加(jiā),平(píng)均轉矩下降,轉矩波動顯著增加,無(wú)法繼續正(zhèng)常運行。而本產品進行了模塊化(huà)設計,每個模(mó)塊電機(jī)都具有一套獨(dú)立的控製係統,大大提(tí)升了電機控製(zhì)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(shí)。可以直接(jiē)拆卸故障電機更換新的模塊電機即可(kě)正常運行(háng)。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(yú)正常子模塊降額(é)運行。使用本(běn)產品完全不會因電機(jī)發生故障而影響到生(shēng)產工期。
球(qiú)磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形(xíng)變或重載產(chǎn)生震動等因素(sù)會發生轉子偏心現象,偏心嚴重(chóng)時還會造成電機掃膛損壞電機,實際生(shēng)產中常常通過增加氣隙大小來預(yù)防掃膛,而氣(qì)隙增大會導致(zhì)永磁體用量增加,提高電機製(zhì)造成本(běn)。隨動式定子結構的模塊電機,能在轉筒偏心時保證定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙恒定,可將氣隙做的更小,減少永磁體用量,電機不會發生掃膛現象,同時因為該隨動式定子(zǐ)結構在偏心時能繼續正常工作,檢修次數更少,工(gōng)作(zuò)時間更長,大體積球磨機檢修複雜,降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永(yǒng)磁(cí)直驅立磨技術
1、立磨(mó)直(zhí)驅對比於傳統感應(yīng)電機的優點( 1)變頻(pín)調速控製,實現負載工(gōng)況多樣性
傳統立磨速度單一,工況適應能力差。遇到突發事件,調整磨鞮高度(dù)來改變係統工作環境,係統反應速度(dù)慢。永(yǒng)磁(cí)同步電機采用變(biàn)頻調(diào)速,適應工況能力強。遇到突發事件(jiàn),除(chú)調整磨輾高度外,還增加了速度調節以快速(sù)適應係統工作環境,係統反應速度更快。
(2)係(xì)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(xū)要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證(zhèng)在電(diàn)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,整個係統構成複雜,係統運行的輔助(zhù)設備很多。直驅係統由變頻(pín)控製係統控製永磁同步電機起(qǐ)動,轉矩(jǔ)特性滿足需要,無需盤車係統和減速器,輔助係(xì)統少,結構簡單。
(3)變頻器軟起動,起動過程隨意設定(dìng)
傳統係統先(xiān)由低速盤車係統起動,待三相感應電機達(dá)到起動條(tiáo)件後,軟起動(dòng)裝置起動三相感應電機,係統運行。係統(tǒng)控製複雜,低速無法實現過載輸出。在低(dī)速過(guò)程需要盤車係統,將轉速提高到三相感應電(diàn)機起動條件。直驅係統(tǒng)直接變頻低速起動,係統直接運行,係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工(gōng)況進行調(diào)整(zhěng),以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出,滿足起動需要,取代盤車係(xì)統。
(4)無減速器,維護(hù)成本更低,維護次數少(shǎo)
係統(tǒng)各構成單元均需要時常檢查和定期維護,傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需(xū)要經常(cháng)維護,維護成本費用高。同時係統無法實(shí)現在低速運行的情況下進(jìn)行係統維護。直驅係統構成單元簡單,變頻(pín)器控製永磁同步電機直接驅動,控製方便。係統內無(wú)減(jiǎn)速器,無需額外進行維護,係統維護(hù)成本(běn)低。同時,係統可實現(xiàn)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(xiào)果明顯(xiǎn)
綜上采(cǎi)用直(zhí)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/kWh)立式鯤磨機直驅係統的優(yōu)勢與球磨機直驅係統相同,這裏(lǐ)不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示(shì)意圖
本新(xīn)型立磨結(jié)構采(cǎi)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)承上進行突破,通過設計一種雙向(xiàng)載荷扇形模塊機構替(tì)代大直徑軸承(chéng),方便(biàn)加工、生產、運輸、裝配、維修,並降低成本,在工程實際中具有很強的實(shí)用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨,分別設計了三種立磨專用永磁電機,代(dài)替傳統的減速機與(yǔ)三相異步電動機,永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同(tóng)的放置位置,均能達到扶正與承壓的作用,並(bìng)且方便製造、裝配維護,節省成本。均已申請(qǐng)專 利。
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