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永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

作者:钣金加工厂   来源:本站原创   发布时间:2019-12-08 12:23    浏览量:

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  一、水泥行业垂直斗式提升机驱动系统

  1、水泥行业垂直斗式提升机驱动系统现状

  斗式提升机作为一种应用极为广泛的垂直输送设备,适于输送粉状,粒状及小块状的无磨琢性及磨琢性小的物料,如:煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等。具有输送量大,提升高度高(一般输送高度最高可达40米。TG型最高可达80米),运行平稳可靠,寿命长显著优点。

  目前绝大水泥行业多数垂直斗式提升机的驱动系统由三相异步电动机、液力耦合器、制动器以及减速机组成(见图1),由此组成低速大扭矩动力系统来驱动斗式提升机。

  使用中,三相异步电动机高速运转,并且带动液力耦合器、制动器以及减速机输入端组成高速动力传动系统。其中液力耦合器的原理决定了液力耦合器有8-10%的速度损失。由于在做同等功效下传动系统高速运行时,其摩擦、径向跳动等不利因素就会随之加剧,这样就会不可避免的使得动力传动系统多做无用功,造成功率损失变为热量,从而过早的产生疲劳破坏、润滑油变质、机械失效等现象。因此而造成的传动系统稳定性差、振动大、噪声大、发热高、密封失效快、寿命短、能耗高、维护频繁等问题就会随之而来,且会越来越严重。这样就增加了生产成本,增加了维护保养频次以及逐步对环境造成污染。

  如上所述,现有垂直斗式提升机驱动系统不仅存在能耗高、效率低、故障率高、噪音大、振动大、温升大、维护保养成本高、寿命短等缺陷,还存在结构复杂、占地面积大、体积笨重等不利因素。虽然液力耦合器具有延缓启动和过载保护功能,但此类驱动系统不能重载启动运行,不能实现在1Hz时仍能保持额定转矩的要求,也就是说不能实现低速大扭矩(软起)启动,以及由运行速度缓慢停车(缓停)的功能,这样就不能消除驱动系统启动和停止时对垂直斗式提升机的冲击,因而缩短了斗式提升机的运行寿命。

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  图1水泥行业现有垂直斗式提升机典型驱动系统

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  图2?垂直斗式提升机及应用

  2、水泥行业垂直斗式提升机用

  永磁同步低速大扭矩电动机机驱动系统

  通过大量的市场调查和走访垂直斗式提升机使用单位,特别是针对水泥行业使用的垂直斗式提升机使用现状和用户迫切需要进行技术改造的呼声,日照东方电机有限公司科技创新团队对现有垂直斗式提升机驱动系统进行了升级改造,为用户个性化、专业化设计并生产出垂直斗式提升机专用永磁同步低速大扭矩电动机驱动系统,其显著特性是:

  ●功率密度高,无励磁系统损耗、电机总体效率提高

  驱动系统从原来的高速运行变为低速运行,使得整个垂直斗式提升机性能得到提升

  无励磁绕组和励磁电源,

  ●恒转矩启动,可实现重载软起,重载缓停

  启动时,电流随负载逐步增加,消除大电流对电机的冲击;同时,用专用变频器控制驱动系统,可实现低速大扭矩(软起)启动,以及由运行速度缓慢停车(缓停)的功能,消除传统驱动系统启动和停止时对提升机的冲击,延长提升机系统运行寿命。

  ●节能高效,降低运行费用

  系统经优化设计,电机效率可达到94%-97%,功率因数最高可达0.99,使得系统有功功率的比例提高。

  ?●低震动、低噪声,是环境友好型驱动系统

  由于没有高速运转部分,其电机本身振动较低,同时取消减速机与其它传动装置,消除了减速机和其他传动装置的振动,因此整个传动系统低震动、低噪声。

  ●体积小、重量轻

  结构简单,运行可靠,便于安装。

  ●使用寿命长,维护费用低

  驱动系统从原来的高速运行变为低速运行,系统摩擦、径向跳动等不利因素大大降低。

  ●电机的尺寸和形状灵活多样

  可为用户个性化研发设计,量身设计并生产各种专用永磁同步低速大扭矩电动机机驱动系统。

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  图3?水泥行业垂直斗式提升机用永磁同步低速大扭矩电动机机典型驱动系统

  3、案例:水泥生料出磨垂直斗式提升机驱动系统的技术升级改造

  项目单位:日照中联水泥有限公司,项目实施单位:日照东方电机有限公司

  1)、基本情况

  日照中联水泥有限公司用于水泥生料出磨垂直斗式提升机,其驱动系统采用的是:160kW三相异步电动机与减速机驱动,自设备投入运行以来,驱动系统存在的问题有:

  a、减速机故障频繁,因设备所处位置非常高,维护和保养比较困难。

  b、减速机需要专门的油冷系统,有跑冒滴漏现象,污染现场环境。

  c、高速部分容易产生严重的振动和噪声,机械故障率较高。

  d、传动效率相对较低。

  e、耗电量相对较大。

  2)、技术升级改造方案

  针对日照中联水泥有限公司老设备驱动系统存在的问题,日照东方电机有限公司科技创新团队决定,将水泥生料出磨垂直斗式提升机的原有160kW异步电机+减速机驱动模式,改为日照东方电机有限公司生产的智能永磁电机驱动系统,即:CPMC650-20L60T132kW直接驱动(系统框图见图1)。

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  另外,根据工况运行条件,经过双方技术人员认真分析和研究:在不改变原来水泥生料出磨垂直斗式提升机工作方式和工作能力的前提下,维持负载额定转矩不变,电机功率可由160kW降低到132kW,电机额定转速由原来的1480r/min降低到73r/min,通过变频器,智能驱动低速大扭矩永磁同步减速电机。

  水泥行业垂直斗式提升机专用低速大扭矩永磁同步减速电机优势是:

  a、功率因数接近为1,传动效率高,(见图2效率和功率因数性能曲线)因此有较大的节能空间,可节能降耗。

  b、使用低速大扭矩永磁同步低速电机直接驱动,去掉减速机,减少了中间传动环节,安

  安全可靠性及可靠性大大增加。杜绝了跑冒滴漏,减少了对环境的污染和备件的消耗。

  c、使用低速大扭矩永磁同步减速电机驱动系统,采用变频器控制,在1Hz时仍能保持额定转矩,停产检修时可以低速运转,因为取消了辅助传动系统,进一步减少了设备复杂性,提升了系统的工作效率,又因系统转速低,振动噪声显著降低,改善了员工的工作环境。

  d、使用低速大扭矩永磁同步电机,由于转子没有感应电流,所以转子不产生热量,散热更容易解决,电机温升较低。

  e、体积小、重量轻、综合性价比较高。

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  图2?效率和功率因数性能曲线对比

  3)、现场运行性能及主要设计参数对比表:

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

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  图3???日照中联水泥有限公司水泥生料出磨垂直斗式提升机驱动系统改造后现场照片

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  图4?日照中联水泥有限公司水泥原(160KW异步电机+减速机)提升机现场环境照片

  4)、经济效益

  此技术改造自2017年8月15日投入使用,节能效果非常明显,设备运行安全可靠,低温升、低噪声、低振动,产生的经济效益统计如下:

  a)、节约有功功率20KW,节能率17.5%,根据记录,仅电费一项,改造后每小时可节约20度电,每月可节约用电14400度,直接节约电费1万元(电价0.7元/度),每年节约电费12万元。

  b)、因为去掉了减速机,按照折旧及减少的维护费用,每年可节约1.5万元。

  c)、节约无功功率73.4kvar,节能率78%。可减少无功补偿,节省设备成本费用。

  d)、电流可减少26.7%,除节电效果明显外同时也减少了线路的损耗和发热,增加了设备的安全可靠运行性。

  二、永磁同步低速大扭矩电动机驱动系统与垂直斗式提升机相关参数

  1、带式斗式提升机及永磁同步电机驱动系统相关参数表(参考)

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  2、钢丝绳芯带斗式提升机及永磁同步电机驱动系统相关参数表(参考)

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  3、圆环链斗式提升机及永磁同步电机驱动系统相关参数表(参考)

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  4、板式套筒滚子链斗式提升机及永磁同步电机驱动系统相关参数表(参考)

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

  5、高速板式套筒滚子链斗式提升机及永磁同步电机驱动系统相关参数表(参考)

永磁电机在水泥行业斗式提升机上的应用

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  内容来源:日照东方电机有限公司(永磁电机应用技术研究所)

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