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永磁直驅球磨機、立磨機

永(yǒng)磁直驅礦用球磨機

  1、技術背景

  傳統(tǒng)的球(qiú)磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器(qì)、減速裝置以及齒輪結構(gòu)進行驅動,導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複(fù)雜、運行維護工作量大等問題。

  沈陽工業(yè)大學電機與控(kòng)製技術研究所(suǒ)與(yǔ)河(hé)南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立(lì)磨機采用永磁(cí)直驅電機(jī),通過將(jiāng)電動機與機械結構進行機電一體化設計,取消動力(lì)傳輸的中間環節(jiē),做成直驅(qū)方(fāng)案,能直接滿足荷載的需求,省(shěng)去傳統(tǒng)磨機(jī)的減速機,顯著提高(gāo)了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(huà)程度(dù)高等優點。

  在(zài)控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計,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(le)多個小功率電機。模塊(kuài)化電機的控製技術可(kě)以(yǐ)實現(xiàn)降低大(dà)功率電機的輸(shū)入(rù)電壓(yā),但(dàn)是不增加電機的輸入電流,電機不必采(cǎi)用高等(děng)級絕緣。模塊化電機采用多台小功(gōng)率變頻器(qì)聯合供(gòng)電,這(zhè)樣設計降低了電(diàn)機的(de)供電電壓和使用(yòng)的變頻器容量,從而降(jiàng)低成本。每個模塊電機都具(jù)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(wán)全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。

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  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(gòu),將(jiāng)整圓的定子分成若(ruò)幹個相互存在間隙的小扇形塊,通過機械結(jié)構設(shè)計,確定了一種無論球磨機轉筒是(shì)否震動或偏心,定子塊始終跟隨轉筒運動從(cóng)而保持定子(zǐ)與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計(jì)保證定(dìng)子(zǐ)與轉子間的間隙恒定,電機不會發生掃膛現象,因此電機的氣隙可以設計的比(bǐ)普通永磁直驅電機的小很(hěn)多,從而大(dà)幅降(jiàng)低電機永磁體用量,降低生產成本,節約稀土資源,節能用電量。當模塊發生故障時,直接拆(chāi)卸故障(zhàng)電(diàn)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(zhuān)用隨動式永磁直(zhí)驅電機概述

  本產品的(de)隨動式定(dìng)子結構構成一種“小車結構”,滾筒就像公路(lù),定子塊就像(xiàng)汽車。滾輪貼合滾筒旋轉(zhuǎn)相當於汽車(chē)在公路行駛,公路的起伏(fú)不(bú)影響車輪與地麵貼(tiē)合,即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒,保證定子、轉子間隙恒定,在球磨機因(yīn)裝配誤差、軸(zhóu)承(chéng)磨損(sǔn)、滾筒形變、重載震動等原因(yīn)造成電機偏心、氣隙不均勻時,仍能正常運轉,保證磨機始終運行在性能(néng)狀態,不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的(de)更小,減少(shǎo)永磁體用量,並且因為隨動式結構,電機(jī)不會發生掃膛現象。

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  本產(chǎn)品(pǐn)電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機,采用獨立的扇形定子(zǐ)塊(kuài)結構,其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾(gǔn)輪且滾輪貼合(hé)滾筒來確定定子與轉子(zǐ)間的間隙,定子塊(kuài)徑向外(wài)側設(shè)有與(yǔ)支撐框架相(xiàng)連的彈性機構。彈性(xìng)機構在球磨機滾筒不偏心時處於半(bàn)壓縮狀態(tài),如果球磨機滾筒向上波(bō)動(dòng),轉筒會向上頂定子(zǐ)塊上安裝的滾輪,進而帶動定子塊向上移(yí)動,上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時,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,使定子塊跟隨轉筒波(bō)動而進行徑向與圓(yuán)周方向的移動,從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒(tǒng)向下複位或繼續向(xiàng)下(xià)波動,則(zé)上方定子塊在受到永磁體對其(qí)向下(xià)的吸引(yǐn)力的(de)同時,彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向(xiàng)下壓。

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  本產品彈性裝置的壓(yā)力大小可調,對於不同位(wèi)置的定子塊設置不同的壓力,避免因(yīn)彈性(xìng)裝置設置的壓(yā)力過大造(zào)成滾輪或轉筒磨損較快。

  本產品將永磁電機采用(yòng)模塊化(huà)控(kòng)製,根據(jù)不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊(kuài)構成一台模塊電機,一台整圓電機由多台模塊電機構成(chéng),多(duō)台模塊電機共用同一(yī)個轉子,模塊電(diàn)機包繞式安裝在球磨機(jī)滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支(zhī)撐框架上的(de)擋板來對定子塊進(jìn)行圓周方向的限(xiàn)位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用(yòng)於支撐安裝電(diàn)機轉子鐵心及磁鋼。

  本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷,隻(zhī)需要沿(yán)球磨(mó)機的徑向(xiàng)依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機(jī)構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架,即可(kě)將(jiāng)定子塊沿徑向拉出,進行檢修或更換新的定子塊。

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  3、采用本產品代替傳統磨機的電機(jī)驅動係統的優點

  現階段大多(duō)數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯(lián)軸器、減速(sù)裝置以及(jí)齒輪結構進(jìn)行驅動。永磁同(tóng)步電機與感應電機相比優勢是它(tā)有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,電機運行平穩,係(xì)統響應(yīng)速度快,感應電機則起動相對困難。這些也是近年(nián)來永(yǒng)磁電機應用越來越廣泛的原因(yīn)。

  采用永磁直驅,取消(xiāo)了中間的減速(sù)機、聯軸器、及齒(chǐ)輪(lún)的傳動環節,縮短係統的傳動鏈,直驅係統的傳動效(xiào)率將提升至少20%。球(qiú)磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升,而(ér)且直驅係統的故障率低,維護檢修方便,還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。

  由於本產品電機定子采用了模塊化設(shè)計,不僅(jǐn)降低了加工,製造,運(yùn)輸等難度,還相當於把一個大(dà)功率電機做成了多個小功率電機(jī)。模(mó)塊化(huà)電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電(diàn)壓,但是不增加(jiā)電機的輸入電流,電機不必采用高等(děng)級絕緣(yuán),模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這(zhè)樣設計降低了電機的供電(diàn)電壓和使用的變頻器容量,從而降低(dī)成本。球磨機(jī)運行在輕(qīng)載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。

  傳(chuán)統電機故障時,會導致(zhì)電機合成磁(cí)動勢發生(shēng)畸變,諧波含量增加,平(píng)均轉矩下降,轉矩波動顯著(zhe)增加,無法繼(jì)續正常運行。而本產品進行了(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由度(dù),可以利用其(qí)多電機結構(gòu)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(huàn)新的模塊電機(jī)即(jí)可正常運行。模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餘正常子模塊降額運行。使用本產品(pǐn)完全不會(huì)因電機發生故障而影響到生產(chǎn)工(gōng)期。

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  球磨機因加工誤差、軸承磨(mó)損、滾筒形(xíng)變或重載(zǎi)產生震動(dòng)等因素會發生轉子偏心現象,偏心嚴重(chóng)時還會造成電機掃膛(táng)損壞(huài)電機,實際生產中常常通過增加氣隙大小(xiǎo)來預防掃膛,而氣隙增大會導致永磁體用量增加,提高電機製造成本。隨動(dòng)式定子結構的模塊電(diàn)機,能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定,可(kě)將(jiāng)氣隙做的更小,減少永(yǒng)磁體用量,電機不會發生掃膛現象,同(tóng)時因為該隨動式定子結構在偏心時(shí)能繼續正常工(gōng)作,檢修次數(shù)更少,工作時(shí)間更長,大體積球磨機檢修複雜,降低檢修次數就(jiù)是提高生產效(xiào)率。

  4、隨動式球磨機裝配示意圖

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  二、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)變頻調速控製,實現負載工況多樣性

  傳統立磨速度單一(yī),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境,係統反應速度(dù)慢。永(yǒng)磁同步電機(jī)采用變頻調速,適應工況能力強。遇到突發事件(jiàn),除調整磨輾高度(dù)外,還增加了速(sù)度調節以快速適應係統工作環境,係統反應速度更快。

  (2)係統簡單(dān),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(é)外的盤車係統(tǒng)滿足立磨的低速起動。為保證在電(diàn)機起動(dòng)過程不對電網造(zào)成過大的衝擊,需增加軟(ruǎn)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(tǒng)運行的(de)輔助(zhù)設備(bèi)很多。直驅係統由(yóu)變頻控製係(xì)統控製永磁同步電機起動,轉矩特性滿足需要,無需盤車係統和減(jiǎn)速器,輔助係統少,結構簡單。

  (3)變頻器軟起動,起動過程隨意(yì)設定(dìng)

  傳統係(xì)統先由低速盤車係統起動,待三相感應電機達到起動條件後,軟起動裝置起動三相感應電機,係統運行。係統控製複雜,低速無法實現過載輸(shū)出。在低速過程需要盤車係統(tǒng),將轉速提高到三相感應電(diàn)機起動條(tiáo)件。直驅係統(tǒng)直接變頻(pín)低速(sù)起(qǐ)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況進行調整,以滿足各(gè)種工況的需求(qiú)。低速可過載輸(shū)出,滿足起動需要,取代盤車係統。

  (4)無減速(sù)器,維護成本更低,維護次數少

  係統各(gè)構成單元均需要時常檢(jiǎn)查和定期維護,傳(chuán)統係統構成單(dān)元多。同時立磨減速器結構複雜需(xū)要經常維護,維護成本費用高。同時係統無法實現(xiàn)在低速運行(háng)的情(qíng)況下進(jìn)行係統維護。直驅係統構成單元簡單,變頻器控製(zhì)永磁同步電機直接驅動,控製方便。係統內無減速器(qì),無需(xū)額外進行維護,係統維護成本低。同(tóng)時,係統可實現在電機低速運行情況(kuàng)下進行係統維護。

  (5)傳動效率高,節能效果明顯

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  綜上采用直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(kūn)磨機直驅係統的優(yōu)勢與球磨機直(zhí)驅係統相同,這裏不再(zài)一—贅述。

  2、永磁直驅立磨結構示意圖

  本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅(qū)動,提高了(le)立磨(mó)效率。在立磨扶(fú)正軸承與壓力(lì)軸(zhóu)承上進行突破,通過設計一種雙向載荷扇(shàn)形模塊機構替(tì)代大直徑軸承,方(fāng)便加工、生產(chǎn)、運輸、裝配、維修,並(bìng)降低成本,在工程實際中具有(yǒu)很(hěn)強的實(shí)用型。

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  針對大、中、小型(xíng)不同尺寸的立(lì)磨,分別設計了三種立磨專用永磁電機,代替傳統的(de)減(jiǎn)速機與三相異步電動機,永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置,均能達到扶正(zhèng)與承壓的作用,並(bìng)且方便製造、裝配(pèi)維護,節省成本。均已申請專 利。

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YKK係列(liè)(H400-500)380V三相(xiàng)異步電機(jī)

高低壓三相(xiàng)異步電動機

  YKK400-500,380V電機防護等級IP44為封閉籠型轉子三相異步(bù)電機。其機座和端蓋均由鋼板(bǎn)製成,采用箱式(shì)結構,打開頂罩可觀察電機內(nèi)部情況,所有部件均可拆裝,方便安裝與維修。防(fáng)護等級為IP44或IP54,冷卻方(fāng)法為IC611。

  本係列電機具有節能、噪音低、振動小、重(chóng)量輕、性能可靠、安(ān)裝維修方(fāng)便(biàn)等優(yōu)點。可作驅(qū)動各種不同機械之用。如通風(fēng)電機、壓縮機、水泵(bèng)、破碎機、切削機麻煩及其它設備,並(bìng)可供煤礦、機械工業、發電廠及各種工礦企業作原動力用。

  本係列電機結構及(jí)安裝型式為IMB3,定額是以連續工作(zuò)製(S1 )為基礎的連續定額,電機的(de)額定頻率為50HZ,額定電壓為380V,其它電壓等級或特殊要求,在定貨時可與用戶共同商訂。


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