邯郸金隅太行水泥永磁直驱系统改造研究报告5#煤磨机.PDFVIP

邯郸金隅太行水泥永磁直驱系统 改造研究报告 5#煤磨机 河北新四达电机股份有限公司 2016年11月18 日 1 项目背景 2006—2020 “ 《国家中长期科学和技术发展规划纲要 （ ）》中，三、重点领域 5. 26 1. 1 ” 及其优先主题： 制造业：（ ）基础件和通用部件；和 能源：（）工业节能 两个主题提出。电机及其控制系统是各种机械装备中最关键的部件，对机械装备 的效率、性能、成本、可靠性以及寿命等都有着举足轻重的作用。世界经济发展 步伐的加快，增加了人们对能源的需求，能源问题已经成为影响各国经济发展速 度的战略性问题。本着我国“开发与节约并举、节约优先”的节能方针，我们要充 分认识到加强节能工作的重要性和紧迫性。 电能是最主要的二次能源，也是最重要的节能对象。据统计，“2003年我国 各类电动机总装机容量约为4.2 亿千瓦，其中自起动电动机的装机容量超过全国 电动机总装机容量的85%，年耗电亿万千瓦时以上，约占全国用电量的60%， 运行效率比国外先进水平低 10-20 个百分点，相当于每年浪费电能约1500 亿千 瓦时。2003 年我国电动机年产量约为4500 万千瓦，平均效率比发达国家低2-3 个百分点。电动机拖动系统效率比发达国家低 10-30 个百分点，相当于国际20 世纪七、八十年代的水平。”从上述数据可以看出：一方面，我国目前电能浪费 问题仍然严重，很大程度上归因于占主体地位的工业用自电动机的综合运行性能 较差，电机效率不高；另一方面，也表明我国的电机发展仍有很大的潜力空间。 因此，节能既是电机行业面临的严峻课题，也是电机行业发展的新机遇。 球磨机是选矿厂、加气混凝土原料制备中最重要的设备，它用于铁矿石、石 灰、石膏、砂、矿渣等物料的粉磨。物料只有经过粉磨并到要求细度后才能进行 充分混合相互作用，才能使制品达到强度，粉磨是加气混凝土生产中的重要程序， 粉磨过程耗电量大，球磨机一般是选矿厂或加气混凝土工厂中电机容量最大的设 备。球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部 （减速机，小传动齿轮，电机， 电控）等主要部分组成 （如图1.1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。 图1.1 选矿厂球磨机现场工作照片 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，球磨机 传动系统，是典型的低速大转矩系统。除球磨机系统外，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。 2 改造方案 2.1 系统改造思路示意 本次改造主要采用永磁电机直接驱动球