球磨機(jī)改造用高效節(jié)能永磁電機(jī)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-在線瀏覽
2024-10-23 17:17本頁(yè)面
【正文】 許多工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域中是常見的， 球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，是典型的低速大轉(zhuǎn)矩系統(tǒng) 。在這些要求低速傳動(dòng)的系統(tǒng)中，目前主要采用傳統(tǒng)的異步機(jī)－減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式。顯然，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式己無法適應(yīng)現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)的要求，存在著諸多理論和技術(shù)問題有待解決。而且在輕載時(shí)仍可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果更為顯著。如果進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，采 用高性能硅鋼片和先進(jìn)工藝，在降低一個(gè)機(jī)座號(hào)或者縮短鐵心的情況下，可以達(dá)到超高效，即 IE3級(jí)的效率值；在不降低機(jī)座號(hào)或適當(dāng)增加鐵心的情況下，部分規(guī)格有可能達(dá)到超超高效，即 IE4級(jí)的效率值。 2 低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)的節(jié)能原理 永磁同步電動(dòng)機(jī)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，不需要無功勵(lì)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(yùn)行時(shí)沒有轉(zhuǎn)子電阻損耗，進(jìn)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(dòng)機(jī)可提高 10～ 15 個(gè)百分點(diǎn)。 圖 2 泥漿泵用 600KW低速大 轉(zhuǎn)矩 永磁同步電動(dòng)機(jī) 低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，實(shí)現(xiàn)低速直驅(qū)并高效率運(yùn)行需解決如下關(guān)鍵技術(shù)。 從電磁感應(yīng)定律 Blve? 可知，要使電機(jī)內(nèi)電勢(shì)波形正弦，其實(shí)就是如何使產(chǎn)生 內(nèi)電勢(shì)的磁場(chǎng)波形正弦 化 的問題。 【 1】轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)形式的選取 從 SPWM 電源與 PMSM 匹配運(yùn)行所組成的低速大扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最優(yōu)化觀點(diǎn)出發(fā)，為保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有足夠的線性調(diào)節(jié)范圍， SPWM 變頻器額定輸出頻率應(yīng)盡可能高（一般取 25Hz 以上）；為降低變頻器的成本和損耗，要求變頻器的額定輸出電流要盡可能小?？梢钥朔较蚪Y(jié)構(gòu)在多極時(shí)的每極激勵(lì)面積不足的缺點(diǎn)，方便地根據(jù)需要通過調(diào)整永磁體槽深來選擇激勵(lì)面積的大小。在低速大扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，采用 PMSM 的優(yōu)點(diǎn)之一是可以通過選擇適當(dāng)?shù)臉O弧系數(shù)來消除某次諧波對(duì)電樞繞組內(nèi)電勢(shì)波形的影響。 【 3】電樞繞組的排布方式 在一般的 交流電機(jī)設(shè)計(jì)中，可以通過電機(jī)定子繞組的分布和短距來消除諧波。采用整距集中繞組顯然對(duì)電樞繞組內(nèi)電勢(shì)波形正弦化不利。根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)基本理論，分?jǐn)?shù)槽繞組不但可以有效地消弱電樞繞組內(nèi)電勢(shì)中的高次諧波，而且對(duì)于低次的齒諧波同樣有消除作用 。 pQy 21? （ 1） 式中： Q—— 電樞繞組的槽數(shù)； P—— 電機(jī)極對(duì)數(shù)。在異步電動(dòng)機(jī)中，通常采用轉(zhuǎn)子斜槽的方法來消除齒諧波的影響。理論分析表明，斜一個(gè)定子槽就可以消除齒諧波。 3 改造方案 系統(tǒng)改造思路示意 本次改造主要采用永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)的小齒輪工作，這樣可大大提高工作效率和運(yùn)行成本，永磁電機(jī)可實(shí)現(xiàn)真正意義上的免維護(hù)。電機(jī) 起動(dòng)后將電機(jī)的端子引到電網(wǎng)上， 在電網(wǎng)供電情況下，電機(jī)也可高效運(yùn)行， 詳見圖 6。 圖 4 現(xiàn)選礦廠球磨機(jī)系統(tǒng)示意圖 【 2】 改造 后 球磨機(jī)系統(tǒng)示意圖 如圖 5所示，為了提高傳動(dòng)環(huán)節(jié)的效率， 本次 改造 方案，預(yù)采用低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)（效率 90%，較前者提高 15%）直接驅(qū)動(dòng)小齒輪，帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 。 圖 5 新型永磁同步電動(dòng)機(jī)球磨機(jī)系統(tǒng)示意圖 圖 6 低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)示意圖 【 3】 供電 系統(tǒng)示意圖 圖 7 控制系統(tǒng)采用一拖多的方式工作 如圖 7所示，改造后供電系統(tǒng)采用一拖多的方式，即 可 根據(jù)場(chǎng)區(qū)情況，可 由一臺(tái)或兩臺(tái)變頻器或驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)起動(dòng)。 【 1】 異步電機(jī) 減速機(jī)的 主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在 ： ? 系統(tǒng)整體傳動(dòng)效率 低 。 ? 整機(jī)占地面積 大 。 ? 振動(dòng)和噪聲嚴(yán)重 。因此，其效率和功率因數(shù)與電機(jī)的負(fù)載率直接相關(guān)，如圖 5所示。而在實(shí)際的運(yùn)行中，大部分機(jī)械裝備的負(fù)載率都是在 70%以下，其中礦山、石油等行業(yè)機(jī)械裝名稱 永磁電機(jī)球磨機(jī) 異步機(jī) 減速機(jī)球磨機(jī) 電機(jī)功率（ KW） 300 370 減速器 無 有 起動(dòng)器 變頻器一拖多 水電阻 傳動(dòng)系統(tǒng) 效率 90％ 75％ 功率因數(shù) 維護(hù)頻率 低或無 高 備常年負(fù)載率在 50%以下。 本項(xiàng)目所提出的稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)，其磁場(chǎng)由稀土永磁功能材料產(chǎn)生，因此其效率、功率因數(shù)與負(fù)載率的關(guān)系與異步電動(dòng)機(jī)相比，具有明顯的不同，如圖 9 所示。因此，本項(xiàng)目成果推廣應(yīng)用，將大幅度地提高 選礦廠球 磨機(jī) 電氣傳動(dòng)的力能指標(biāo)。齒輪減速機(jī)的存在不僅增加了系統(tǒng)的制造成本，其自身的傳動(dòng)效率低、振動(dòng)和噪聲嚴(yán)重、潤(rùn)滑油滲漏污染、日常維護(hù)工作量大等弊端，都增加了機(jī)械裝備的運(yùn)行成本。 因此，改善 球磨機(jī) 的性能指 標(biāo)，提高 抽油機(jī) 的運(yùn)行效率，從而更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，改善電網(wǎng)的供電狀況，對(duì) 礦石加工 行業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。 可見，此改造項(xiàng)目具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，
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