球磨機改造用高效節(jié)能永磁電機可行性研究報告(已修改)
2025-05-07 12:48 本頁面
【正文】 .球磨機改造用高效節(jié)能永磁電機可行性研究報告 目 錄1 項目背景 22 低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機的節(jié)能原理 43 改造方案 7 系統(tǒng)改造思路示意 7 優(yōu)勢分析 104 球磨機用永磁電機節(jié)能分析 115 總結(jié) 12附件1 我國高效永磁同步電機應(yīng)用現(xiàn)狀 131 項目背景《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》中，“三、重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題：：（26）基礎(chǔ)件和通用部件；：（1）工業(yè)節(jié)能”兩個主題提出。電機及其控制系統(tǒng)是各種機械裝備中最關(guān)鍵的部件，對機械裝備的效率、性能、成本、可靠性以及壽命等都有著舉足輕重的作用。世界經(jīng)濟發(fā)展步伐的加快，增加了人們對能源的需求，能源問題已經(jīng)成為影響各國經(jīng)濟發(fā)展速度的戰(zhàn)略性問題。本著我國“開發(fā)與節(jié)約并舉、節(jié)約優(yōu)先”的節(jié)能方針，我們要充分認(rèn)識到加強節(jié)能工作的重要性和緊迫性。圖1 選礦廠球磨機現(xiàn)場工作照片電能是最主要的二次能源，也是最重要的節(jié)能對象。據(jù)統(tǒng)計，“，其中異步電動機的裝機容量超過全國電動機總裝機容量的85%，年耗電億萬千瓦時以上，約占全國用電量的60%，運行效率比國外先進水平低1020個百分點，相當(dāng)于每年浪費電能約1500億千瓦時。2003年我國電動機年產(chǎn)量約為4500萬千瓦，平均效率比發(fā)達國家低23個百分點。電動機拖動系統(tǒng)效率比發(fā)達國家低1030個百分點，相當(dāng)于國際20世紀(jì)七、八十年代的水平?！睆纳鲜鰯?shù)據(jù)可以看出：一方面，我國目前電能浪費問題仍然嚴(yán)重，很大程度上歸因于占主體地位的工業(yè)用自電動機的綜合運行性能較差，電機效率不高；另一方面，也表明我國的電機發(fā)展仍有很大的潛力空間。因此，節(jié)能既是電機行業(yè)面臨的嚴(yán)峻課題，也是電機行業(yè)發(fā)展的新機遇。球磨機是選礦廠、加氣混凝土原料制備中最重要的設(shè)備，他用于鐵礦石、石灰、石膏、砂、礦渣等物料的粉磨。物料只有經(jīng)過粉磨并到要求細(xì)度后才能進行充分混合相互作用，才能使制品達到強度，粉磨是加氣混凝土生產(chǎn)中的重要程序，粉磨過程耗電量大，球磨機一般是選礦廠或加氣混凝土工廠中電機容量最大的設(shè)備。球磨機由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機，小傳動齒輪，電機，電控）等主要部分組成（如圖1所示）。其中傳動部是電能損耗的主要的環(huán)節(jié)，也是節(jié)能增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。低速大轉(zhuǎn)矩傳動系統(tǒng)一般是指轉(zhuǎn)速低于500 r/min。這樣的傳動系統(tǒng)在許多工業(yè)傳動領(lǐng)域中是常見的，球磨機傳動系統(tǒng)，是典型的低速大轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)。除球磨機系統(tǒng)外，還包括電梯驅(qū)動系統(tǒng)、重型機床、礦山機械、石油機械以及建筑機械等。在這些要求低速傳動的系統(tǒng)中，目前主要采用傳統(tǒng)的異步機－減速機的驅(qū)動模式。這種驅(qū)動模式的缺點主要體現(xiàn)在：一方面，由于減速機齒輪等機械原因降低了系統(tǒng)的整體傳動效率；另一方面，由于減速機的存在使傳動系統(tǒng)的整體體積較大，或者說系統(tǒng)的傳輸功率密度較低。顯然，傳統(tǒng)的驅(qū)動模式己無法適應(yīng)現(xiàn)代驅(qū)動的要求，存在著諸多理論和技術(shù)問題有待解決。眾所周知，永磁電動機采用永磁體勵磁，不需要無功勵磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)，減小了定子電流和定子電阻損耗；而且在穩(wěn)定運行時沒有轉(zhuǎn)子電阻損耗，進而可以因總損耗降低而減小風(fēng)扇（小容量電機甚至可以去掉風(fēng)扇）和相應(yīng)的風(fēng)摩耗，從而使其效率和功率因數(shù)比同規(guī)格感應(yīng)電動機高。而且在輕載時仍可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運行時節(jié)能效果更為顯著。因此，永磁電動機較容易做到高效率，即達到IE2級的效率值。如果進一步優(yōu)化設(shè)計，采用高性能硅鋼片和先進工藝，在降低一個機座號或者縮短鐵心的情況下，可以達到超高效，即IE3級的效率值；在不降低機座號或適當(dāng)增加鐵心的情況下，部分規(guī)格有可能達到超超高效，即IE4級的效率值。同時，永磁電機可以實現(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)運行，這是異步機和直流機無法實現(xiàn)，這種特性使得永磁電機在低速大轉(zhuǎn)矩的傳動系統(tǒng)應(yīng)用前景非常廣泛。2 低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機的節(jié)能原理永磁同步電動機與感應(yīng)電動機相比，不需要無功勵磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)，減少了定子電流和定子損耗，而且在穩(wěn)定運行時沒有轉(zhuǎn)子電阻損耗，進而可以因總損耗降低而減少風(fēng)扇和相應(yīng)的風(fēng)摩損耗，從而使其效率比同規(guī)格感應(yīng)電動機可提高10～15個百分點。而且，永磁同步電動機在25％～120％額定負(fù)載范圍內(nèi)均可
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