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永磁直驱电机在水泥行业应用--提升机电机

发布时间:2017-10-17

提升机是选矿厂、加气混凝土原料制备中最重要的设备,由主动轴部件,减速机、连轴器、电机等组装成一体(如下图所示)。其中传动部是电能损耗的主要的环节,也是节能增效的关键环节。

       低速大转矩传动系统一般是指转速低于 500 r/min,额定输出转矩大于500N.m 的传动系统。这样的传动系统在许多工业传动领域中是常见的,提升机传动系统,是典型的低速大转矩系统。除提升机系统外,还包括电梯驱动系统、重型机床、矿山机械、石油机械以及建筑机械等。在这些要求低速传动的系统中,目前主要采用传统的异步机-减速机的驱动模式。这种驱动模式的缺点主要体现在:一方面,由于减速机齿轮等机械原因降低了系统的整体传动效率;另一方面,由于减速机的存在使传动系统的整体体积较大,或者说系统的传输功率密度较低。显然,传统的驱动模式己无法适应现代驱动的要求,存在着诸多理论和技术问题有待解决。
      众所周知,永磁电动机采用永磁体励磁,不需要无功励磁电流,可以显著提高功率因数,减小了定子电流和定子电阻损耗;而且在稳定运行时没有转子电阻损耗,进而可以因总损耗降低而减小风扇(小容量电机甚至可以去掉风扇)和相应的风摩耗,从而使其效率和功率因数比同规格感应电动机高。而且在轻载时仍可保持较高的效率和功率因数,使轻载运行时节能效果更为显著。因此,永磁电动机较容易做到高效率,即达到IE2级的效率值。如果进一步优化设计,采用高性能硅钢片和先进工艺,在降低一个机座号或者缩短铁心的情况下,可以达到超高效,即IE3级的效率值;在不降低机座号或适当增加铁心的情况下,部分规格有可能达到超超高效,即IE4级的效率值。同时,永磁电机可以实现低速大转矩直驱运行,这是异步机和直流机无法实现,这种特性使得永磁电机在低速大转矩的传动系统应用前景非常广泛。

     本次改造主要采用永磁电机直接驱动提升机的链轮工作,这样可大大提高工作效率和运行成本,永磁电机可实现真正意义上的免维护。、
   【1 改造前提升机机系统
    现有提升机系统采用异步电机减速机联轴器皮带大链轮的模式驱动(如下图 所示),由于异步机和减速机的效率非常低,并且存在着维护频繁、漏油等系列问题,严重影响生产成本与效益。

    【2 改造后提升机系统
     如下图 所示,为了提高传动环节的效率,本次改造方案,拟采用低速大转矩永磁同步电动机直接驱动提升机负载转动。

       以本次改造的球磨机中,以 30kW 异步电机驱动系统为例,异步电机按最大负荷原则选取,而实际运行中负载率较低,由于永磁电机可实现低速大转矩的驱动,所以我们可以根据现场情况,将电机最大转矩提高,功率降低。同时,永磁电机在低负载率时的具有高效率和高功率因数特点,很适合提升机这种设备。下面对永磁直驱系统与常规异步电机系统的主要性能进行分析,异步电机的效率和功率因数随负载率的降低而降低,而永磁电机的效率和功率因数随负载率几乎不变。下边我们对比分析一下新型永磁直驱电机与常规异步电机的主要性能。

 

永磁直驱系统的主要性能优势:
1)永磁电机效率和功率因数高,节能。永磁电机与异步电动机效率与功率因数与负载率之间的特性相比,具有明显的优越性,取消了机械装备的中间环节,提高了传动链效率。
2)去齿轮化,改了原来机械装备的传动模式。将永磁电动机与机械负载直接相连,消除了低速大转矩传动系统中的电机与机械负载之间的各个传动环节,大幅度简化了机械装备的传动链。
3)噪音小,无污染,免维护。取消了减速机、液力耦合器等故障率高的机械装置,节省了日常维护费用、润滑费用及所耽搁的工作时间。

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