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永磁直驅(qū)滾筒在水泥帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用研究

中國水泥網(wǎng)信息中心 · 2021-08-20 17:43

近些年永磁傳動技術(shù)得到了快速發(fā)展,永磁多級直驅(qū)技術(shù)出現(xiàn),帶來了傳動系統(tǒng)傳動鏈簡化,實(shí)現(xiàn)了無齒化傳動,直驅(qū)傳動技術(shù)具有效率高、能耗低、占地空間少、啟動扭矩大、運(yùn)行電流低等諸多優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)免維護(hù),調(diào)速性能優(yōu)越,在許多場合開始逐步取代最常用的交流異步電機(jī)。近年在永磁直驅(qū)電機(jī)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了永磁外轉(zhuǎn)子直驅(qū)滾筒技術(shù),該技術(shù)的出現(xiàn)迅速給帶式輸送機(jī)領(lǐng)域帶來了一場變革。

自“十四五”碳達(dá)峰、碳中和 規(guī)劃出臺以來,已被寫入政府工作報告中。中國將嚴(yán)控煤電項(xiàng)目,嚴(yán)控煤炭消費(fèi)增長、‘十五五’時期逐步減少。此外,中國已決定接受《〈蒙特利爾議定書〉基加利修正案》,加強(qiáng)非二氧化碳溫室氣體管控,還將啟動全國碳市場上線交易。

節(jié)能減排就是各行各業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵,這個時候,各種節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品的應(yīng)用更加廣泛,前景更加明朗。受益于節(jié)能減排、綠色環(huán)保等戰(zhàn)略的拉動,其水泥行業(yè)成為未來幾年市場潛力非常巨大。

隨著水泥行業(yè)綠色礦山、智能化建設(shè)的不斷要求,永磁直驅(qū)滾筒因其直接驅(qū)動負(fù)載,取消減速機(jī)、液力耦合器、聯(lián)軸器、驅(qū)動滾筒、異步電機(jī),使得傳動鏈最簡化,提高傳動系統(tǒng)的可靠性得以實(shí)現(xiàn)。該已大量應(yīng)用于煤礦、冶金、港口等行業(yè)帶式輸送機(jī)。本文重點(diǎn)介紹永磁直驅(qū)滾筒的工作原理及其在帶式輸送機(jī)的應(yīng)用。

1、 永磁直驅(qū)滾筒的工作原理

永磁直驅(qū)滾筒俗稱外轉(zhuǎn)子電動機(jī),主要包括永磁直驅(qū)滾筒、智能同步變頻器及水冷裝置等。它以磁場為媒介進(jìn)行電能和機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換,利用永磁體建立磁場,當(dāng)永磁電動機(jī)的三相定子繞組通入頻率為 f 的三相交流電后,將產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速推移的旋轉(zhuǎn)磁場。永磁直驅(qū)滾筒永磁體由稀土永磁材料釹鐵硼制成,取代電勵磁,無勵磁損耗。轉(zhuǎn)子無繞組,無轉(zhuǎn)子銅耗、鐵耗,高性能的釹鐵硼稀土永磁材料具有很高的磁能積,它的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力較大,用較少的釹鐵硼永磁體便能產(chǎn)生足夠的電機(jī)磁能積。將外轉(zhuǎn)子表面作 為驅(qū)動滾筒表面,采用阻燃性、抗靜電性材料進(jìn)行包膠,直接與輸送帶接觸,依靠摩擦阻力帶動輸送帶運(yùn)行。

2、 永磁直驅(qū)滾筒應(yīng)用特點(diǎn)

針對皮帶機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)升級,取消原驅(qū)動系統(tǒng)的電機(jī),減速機(jī),液力耦合器,聯(lián)軸器。滾筒即是電機(jī),電機(jī)即是滾筒。

① 結(jié)構(gòu)簡單,省去減速機(jī)、液力耦合器、聯(lián)軸器等部件,極大地節(jié)省安裝空間,轉(zhuǎn)運(yùn)站空間節(jié)約的20%-50%。

外形結(jié)構(gòu)簡單,把永磁同步電機(jī)直接做成滾筒,永磁滾筒軸固定不動,相當(dāng)于電機(jī)的定子部分;滾筒筒面相當(dāng)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分,取消了傳統(tǒng)的電勵磁,當(dāng)通入對稱三相交流電后,電機(jī)工作,即滾筒工作。

② 與原系統(tǒng)相比,減少75%的檢修維護(hù)量和維護(hù)材料投入

驅(qū)動部結(jié)構(gòu)簡單,只有驅(qū)動器+滾筒的結(jié)構(gòu),改變了傳統(tǒng)的電動機(jī)、耦合器+減速器、驅(qū)動滾筒三位一體的布置方式,減少了原系統(tǒng)85%的維護(hù)量、維護(hù)材料投入和檢修維護(hù)中的安全隱患。

③ 減少現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中由于基礎(chǔ)沉降、設(shè)備磨損對設(shè)備軸中心對中的問題

工業(yè)智能滾筒的一體式設(shè)計,解決了系統(tǒng)傳動中由于安裝地點(diǎn)基礎(chǔ)壓力變化及設(shè)備長時間運(yùn)行磨損,造成原系統(tǒng)軸對接配合錯位,極大地提高了系統(tǒng)安裝的可靠性,降低故障率。

④ 極大的降低能耗,節(jié)約用電成本,平均能耗降低20%-30%

工業(yè)智能滾筒,本身就是一臺永磁同步電機(jī),主要有以下節(jié)能特性:

采用一體式結(jié)構(gòu)(把電機(jī)直接做成滾筒),直接傳動效率高,機(jī)械傳動效率接近100%。

自身效率高。優(yōu)化的磁路設(shè)計+釹鐵硼永磁代替電勵磁+高導(dǎo)磁硅鋼片的應(yīng)用。

運(yùn)行效率高。25%-100%額定轉(zhuǎn)速時,效率達(dá)到90%-97%,25%-100%負(fù)載時,JXS系列工業(yè)智能滾筒的效率基本不變。

功率因素高。隨負(fù)載的變化,JXS系列工業(yè)智能滾筒的功率因素基本不變。

3、永磁直驅(qū)電動滾筒的實(shí)際應(yīng)用

某水泥廠皮帶永磁電動滾筒的應(yīng)用分析:

采水泥廠強(qiáng)力皮帶1800M,采用江蘇嘉軒220kW型號JXS SG 220-3.15-800*1400(380) 永磁滾筒,正常運(yùn)行440天,累計8800小時,其中空載運(yùn)行140天,累計2800小時;重載運(yùn)行300天,累計6000小時。

1) 節(jié)電效果明顯:

(1)恒負(fù)荷節(jié)電率22.8%

(2)噸料量節(jié)電率21.3%

(3)空載運(yùn)行節(jié)電率32.6%

2) 起動平穩(wěn),起動電流小、對電網(wǎng)沖擊小;

3) 運(yùn)行噪音小、溫度低;

經(jīng)現(xiàn)場測試220kW永磁滾筒運(yùn)行過程中噪音為59-61分貝; 現(xiàn)場檢測220kW永磁滾筒重載運(yùn)行溫度57-62攝氏度。

4)占用空間小,基本免維護(hù);

原系統(tǒng)設(shè)備多,占地面積大,轉(zhuǎn)運(yùn)站空間狹小,改造后檢修巡檢空間寬敞。運(yùn)行期間僅每月對永磁直驅(qū)滾筒軸承少量補(bǔ)充潤滑脂,無需其它維護(hù),減少了檢修維護(hù)工作量。

4、效益分析

強(qiáng)力皮帶使用的220kW永磁直驅(qū)滾筒結(jié)果可得出節(jié)電率25.4%。

①、皮帶機(jī)節(jié)電量350天×16小時×220kW×25.4%=31.2萬度。按照每度電0.5元計算,每年節(jié)約的電費(fèi)金額為31.2×0.5=15.6萬元。

②、還可以節(jié)約大量的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用,如齒輪箱、聯(lián)軸器、設(shè)備機(jī)架、油液等

5、結(jié)論

永磁直驅(qū)滾筒在水泥行業(yè)里面帶式輸送機(jī)中的使用,從短期利益看,節(jié)約了施工、安裝成本,確保了作業(yè)安全;從長期利益看,節(jié)約能源,設(shè)備使用及維護(hù)成本低,僅用三年的時間便可以將投資回收。特別是結(jié)合變頻器的使用,實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起、軟停、軟沖擊,解決了帶式輸送機(jī)可能發(fā)生飛車、埋機(jī)頭事故,永磁直驅(qū)滾筒在水泥行業(yè)將發(fā)揮著越來越重要的作用。

改造前

改造后



編輯:孟睿

監(jiān)督:18969091791

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