Den luftsvepta kolkvarnen är nyckelutrustningen för materialmalning. Transmissionsanordningen är den drivande delen av bruket, och dess egenskaper påverkar direkt stabiliteten i kvarndriften och brukets energiförbrukning. Det traditionella drivläget för en luftsvept kolkvarn är traditionell asynkronmotor + reducering + långsam drivning, vilket leder till problem som en lång mekanisk transmissionskedja, låg effektivitet, komplex mekanism och tung drift- och underhållsbelastning i systemet. I takt med att landet ställer högre krav på energibesparing och utsläppsminskning, har förbättrad driftseffektivitet för kvarnens drivsystem blivit nyckeln till energibesparing. Att förbättra driftseffektiviteten och driftseffektfaktorn för själva motorn, minska reaktiv effektförbrukning och linjeförlust, och därigenom minska kvarnens energiförbrukning, är därför en riktning för att spara energi. Att använda en permanentmagnet med variabel frekvens direktdriven motor för att minska energiförlusten i processen att överföra vridmoment är ett viktigt sätt att uppnå energibesparingar för torrkulkvarn.

1 Arbetsprincip för luftsvept kolkvarns transmissionssystem och malningssystem

Som en utrustning med låg hastighet, tung last och konstant hastighet måste den luftsvepta kolkvarnen övervinna slitageförlusten i transmissionssystemet och det effektiva vridmomentet som genereras av slipkroppen förskjuten på transmissionsaxeln. Den krossande slagkraften från malkroppen på materialet i kvarnen gör att kvarnen fungerar åtföljd av vibrationer och stötar, och de kontinuerliga egenskaperna hos torrslipningsarbetet kräver att kvarnens drivsystem har hög tillförlitlighet och låg felfrekvens och drift räntan måste vara så hög som över 95.

1.1 Arbetsprincip för transmissionssystemet

Den traditionella luftsvepta kolkvarnen består huvudsakligen av en kvarnkropp, en kugghjulstransmissionsdel, en slutreducerare, en långsam drivanordning och en asynkronmotor. Strukturen visas i figur 1. När den luftsvepta kolkvarnen är igång överför asynkronmotorn kraften till kugghjulet på växeltransmissionsdelen genom huvudreduceraren och genom ingreppet mellan de stora och små kugghjulen, de stora ring monterad på den roterande delen av kvarnen driver kvarnen att realisera kvarnen. När kvarnen installeras eller ses över stoppar asynkronmotorn strömförsörjningen, och motorn i den långsamma drivanordningen överför kraften till de stora och små kugghjulen i växeltransmissionsdelen genom den slutliga reduktionsanordningen och den stora växelringen monterad på den roterande delen av bruket. Ringen driver kvarnen för att realisera den långsamma rotationen av kvarnen.

Figur 1 Schematiskt diagram över transmissionssystemet i ett traditionellt luftsvept kolverk

1. Kvarnkropp 2. Växellådsdel 3. Huvudreducerare 4. Långsam drivenhet 5. Asynkronmotor

På grund av den komplexa sammansättningen av det luftsvepta kolkvarnens transmissionssystem, inklusive asynkronmotorer, tvåstegs- eller trestegsreducerare och långsamma drivanordningar, såväl som låghastighetskopplingar, höghastighetskopplingar, spiralväxel kopplingar etc. är den totala transmissionseffektiviteten låg. Alla problem i en länk kommer att göra att kvarnen inte fungerar normalt.

1.2 Arbetsprincip för slipsystem

Strukturen för malningssystemet för den luftsvepta kolkvarnen visas i figur 2. Råmaterial (tillsammans med varm luft vid cirka 280 ℃) skickas in i brukets matningsanordning av matningsutrustningen och införs snabbt i torkkammaren för kvarnens svarvdel genom matningsrännan och spiralen. Det finns en lyftplatta inuti, som innehåller en viss mängd fuktmaterial som torkas genom intensiv värmeväxling här, och sedan går in i malkammaren genom mittfacket, och tillsammans med stålkulslipmediet slås de kontinuerligt, krossas, eller pulveriseras under verkan av fodret med lyft och malning och slutligen malning till kolpulver, och sedan tas den speciella inducerade dragfläkten ut ur kvarnen genom utmatningsanordningen för att gå in i nästa process.

Fig. 2 Schematiskt diagram av malningssystemets struktur för den luftsvepta kolkvarnen

1. Transmissionsanordning 2. Utmatningsanordning 3. Huvudlager 4. Växellådsdel 5. Roterande del 6. Glidskolager vid matningsänden 7. Matningsanordning

2 Principer för asynkronmotorer och permanentmagnetmotorer

2.1 Asynkronmotor

Asynkronmotorns magnetiska excitationsfält tillhandahålls av statorlindningen, och excitationsströmmen används för att generera luftgapets magnetfält, så att motorns rotorlindning bildar en inducerad ström och därigenom genererar ett inducerat magnetfält som driver rotorn att rotera, och rotorhastigheten är oförenlig med den roterande magnetiska fälthastigheten. Eftersom det magnetiska excitationsfältet tillhandahålls av statorlindningen, är det nödvändigt att använda kortdistansfördelade lindningar för att säkerställa sinusgraden för det magnetiska excitationsfältet, som visas i figur 3, är det svårt att göra flerpoliga låghastigheter . Därför används ofta metoden för induktionsmotor + mekanisk retardation för att uppnå låghastighetsdrift.

Figur 3 Fördelad lindning av asynkronmotorn

Asynkronmotorn används endast som en elektromekanisk energiomvandlingsanordning i transmissionssystemet för mekanisk utrustning för att ge den kraft som krävs av systemet, vilket gör att systemet har problem som en lång mekanisk transmissionskedja, låg effektivitet, komplex mekanism och tung drift och underhållsarbete. För att uppfylla drivkraven för den maximala belastningen av mekanisk utrustning väljs ofta asynkronmotorer med relativt hög märkeffekt, och asynkronmotorer behöver en del av kraften för att generera ett magnetfält för att bibehålla motorns normala drift, vilket resulterar i i belastningsgraden för de flesta motorer vid 60 % till 80 %. Som visas i figur 4 är verkningsgraden och effektfaktorn låg och strömförbrukningen hög.

Fig.4 Relationskurva för asynkronmotoreffektivitet, effektfaktor och belastningshastighet2.2 Permanentmagnet direktdriven motor

2.2 Permanentmagnet direktdriven motor

Permanentmagnetmotorer använder permanentmagnetpoler istället för strömmatade poler. Det magnetiska stålet är inställt i rotorn, som kan generera ett magnetfält utan att mata in ström. Under drift roterar rotorn och det roterande magnetfältet synkront med hjälp av det roterande magnetfält som genereras av permanentmagneterna. Permanentmagnet direktdrivna motorer kräver inte reaktiv excitationsström, kan avsevärt förbättra effektivitet och effektfaktor, minska statorström och statorförlust och har ingen rotorresistansförlust under stabil drift, vilket minskar total förlust och minskar fläkt och motsvarande vindfriktionsförlust. Jämfört med asynkronmotorer har permanentmagnetmotorer en enklare rotorstruktur, inga excitationslindningar, mindre rotorkopparförluster och deras effektfaktor kan ökas med 10 % till 15 % jämfört med asynkronmotorer med samma specifikation, som visas i figur 5 .

Fig.5 Relationskurva för verkningsgrad för permanentmagnet synkronmotor, effektfaktor och belastningshastighet

Även om bytet av asynkronmotorer med permanentmagnetmotorer förbättrar motorernas energieffektivitetsnivå, misslyckas det fortfarande med att lösa problemet med långa transmissionskedjor av stor mekanisk utrustning på grund av byte av konstant hastighet. Det magnetiska excitationsfältet för den sällsynta jordartsmetallmotorn tillhandahålls av rotorn, och designsyftet med den flerpoliga låghastighets permanentmagnetmotorn kan realiseras genom att använda den koncentrerade lindningen av den verkliga fraktionsslitsen. Genom den elektromekaniska integrationsdesignen av motorn och den mekaniska strukturen avbryts alla eller delar av mellanlänkarna för kraftöverföring. Tillverkad till en permanent magnet direktdrivningslösning, som direkt kan möta belastningens efterfrågan, vilket eliminerar behovet av en reduceranordning.

3 Frekvensomvandling permanentmagnet direktdriven motor

3.1 Arbetsprincip för frekvensomvandlingshastighetsreglering

Frekvensomvandlingshastighetsreglering hänvisar till att ändra frekvensen och spänningen hos motorn i proportion för att uppnå syftet med hastighetsreglering av brukets huvudmotor. Den har många fördelar som ett brett hastighetsregleringsområde, höghastighetsregleringsprecision och hög driftseffektivitet. Frekvensomformaren är huvudenheten för frekvensomvandling och hastighetsreglering av motorn. Den består av en likriktare, en mellanliggande likströmslänk, en strömriktare och en styrenhet. Den omvandlar konstant spänning och konstant frekvens AC som tillhandahålls av nätet till en ny spänning och frekvens. , och ansluten till motorns statorlindning för att realisera den steglösa hastighetsregleringen av AC-motorn.

3.2 Inverkan av variabel frekvens permanentmagnet direktdriven motor på en långsam drivning

Drivanordningen med långsam hastighet i den luftsvepta kolkvarnen består av en bromsmotor, en reducering av långsam drivning och en koppling, och används huvudsakligen för installation och underhåll av kvarnen. Vid installation och byte av kvarnkomponenter och översyn av kvarnens insida kan kvarncylindern drivas att gå med en låg hastighet på 0.1-0.2 r/min. Kvarnen som använder frekvensomvandlingsmotorn med permanentmagnet med direktdrivning kan köras stabilt vid frekvensomformarens låga frekvens, vilket uppfyller behoven för installation och underhåll av kvarnen. Dessutom kan inching-kontrollen av kvarnen också realiseras, och positionen för kvarncylindern kan positioneras exakt genom inmatning av valsrotationens båge. Den variabla frekvensen permanentmagnet direktdrivna motorn kan helt ersätta den långsamma drivenheten, minska utrustningsinvesteringar och minska den mekaniska påverkan av stora och små växlar som dras av den långsamma drivningen.

3.3 Bromssystem

För att undvika potentiella säkerhetsrisker är det nödvändigt att lägga till ett bromssystem till drivsystemet för den variabla frekvensen permanentmagnet direktdrivna motorn. Dess huvudsakliga funktion är att ge bromsning till fulllastkvarnen under kvarnunderhåll eller foderbyte för att säkerställa personalens säkerhet; När kvarnssmörjningssystemet, frekvensomformaren, motorn etc. går sönder eller produktionslinjen går sönder, kan det ge fullständig bromsning för fulllastkvarnen som körs med hög hastighet för att undvika skador på kvarnens glidskolager eller huvudlagret.

3.4 Fördelar med frekvensomvandling permanentmagnet direktdriven motor

Den traditionella asynkrona motorn + frekvensomvandlaren kan inte ta bort reduceraren och dess extra oljestation, det senare underhållsarbetet har inte minskat och problemet med effektivitetsöverföringsförlust av drivsystemet har inte lösts; den ursprungliga asynkronmotorn är en motor med icke-variabel frekvens, och långvarig drift med variabel frekvens kommer sannolikt att orsaka statorledningar När temperaturen på staven stiger åldras valstrådens isolering snabbare. Den permanentmagnetiska direktdrivna motorn kan köras under den nominella frekvensen, har egenskaperna konstant vridmoment och stort startmoment, kan bättre matchas med en frekvensomvandlare och är lämplig för arbetsförhållandena för kulkvarnar. Som visas i figur 7, byt därför ut asynkronmotorn, huvudreduceraren, huvudreduceroljestationen, hjälpväxellådsreduceraren, reducermotorn och vattenmotståndsskåpet/startmotorn med låghastighets högvridande permanentmagnet direktdriven motor + frekvensomvandlare Skåp , matare och annan utrustning kan optimera strukturen, minska anskaffningskostnaderna, minska utrustningsfelpunkter, förbättra överföringseffektiviteten och minska strömförbrukningen. Samtidigt kan den designas direkt som en dammexplosionssäker struktur, och den explosionssäkra designen uppfyller de explosionssäkra elektriska kraven för kolpulverberedningsmiljön, med en enkel struktur och stark stabilitet.

Fig. 7 Schematiskt diagram över kvarnens struktur som använder frekvensomvandling med permanentmagnet direktdriven motor

1. Kvarnkropp 2. Kugghjulstransmissionsdel 3. Frekvensomvandling permanentmagnet direktdriven motor

4 Använd effekter

Den φ3.80 m×7.75 m+3.5 m luftsvepta kolkvarnen konfigurerad i en cementproduktionslinje har ett transmissionssystem utrustat med en traditionell asynkronmotor, slutreducerare, långsam drivenhet, broms, höghastighetskoppling, låghastighet koppling, koppling, etc., använd vattentäthet för att starta. Dess huvudmotorparametrar är listade i tabell 1. Stålkulor används som slipmedium, fyllningsgraden är 23.5%, belastningskapaciteten är 86 t, utgången är 37.4 t/h, driftsströmmen är 125.6 A, spänningen är 6000 V, och kraftförbrukningen för bruket är 29.6 kW·h/t.

Tabell 1 Parametrar för asynkronmotor

En annan cementproduktionslinje är utrustad med en φ3.80 m×7.75 m+3.5 m luftrenad kolkvarn med en rotationshastighet på 16.7 r/min och en designad produktionskapacitet på >42 t/h. mm, 95 % godkänd, och den omfattande fukthalten i slipmaterialet är 9 % till 14 %.

Den luftdrivna kolkvarnen är utrustad med en permanentmagnetmotor med variabel frekvens och direktdrivning , som använder en permanentmagnetmotor med låg hastighet och högt vridmoment samt frekvensomvandlare, och transmissionsanordningens struktur är enkel. Motorn har en dammexplosionssäker struktur. Kvarnens pinjongaxel är ansluten till axelhuvudet på den permanentmagnetmotor med variabel frekvens via en membrankoppling. Samtidigt läggs ett bromssystem till för att uppnå säkerhetskontroll, såsom visas i figur 8.

Figur 8 Luftsvept kolkvarn för cementproduktionslinje

Den luftsvepta kolkvarnen använder stålkulor som malningsmedium, fyllningsgraden är 23.5 %, belastningskapaciteten är 86 t, effekten är 45.2 t/h, den färdiga produktens partikelstorlek är 80 µm och siktresten är ≤ 3 %. Parametrarna för frekvensomvandlingsmotorn med permanentmagnet med direktdrivning listas i tabell 2. I verklig drift är driftfrekvensen 44 Hz, driftspänningen är 9360 V, driftströmmen är 76.7 A och kraftförbrukningen för kvarnen är 25.3 kW h/t.

Tabell 2 Parametrar för variabel frekvens permanentmagnet direktdriven motor

Jämförelsen av transmissionssystemet för den luftsvepta kolkvarnen i de två ovanstående cementproduktionslinjerna listas i tabell 3. Jämfört med den traditionella asynkronmotorn har effektfaktorn och systemeffektiviteten för den variabla frekvensen permanentmagnet direktdrivna motorn varit avsevärt förbättrats, och strömförbrukningen för den enskilda maskinen har också minskat i viss utsträckning. Samtidigt är konfigurationen av kvarntransmissionssystemet enklare, ersätter den traditionella komplexa strukturen, minskar volymen på transmissionssystemet, anläggningens golvarea och kvaliteten på utrustningen, minskar råvaruförbrukningen och anskaffningskostnaderna, och minska felpunkter och systemunderhållskostnader, Förbättra effektiviteten och tillförlitligheten hos transmissionen.

Tabell 3 Jämförelse av två köreffektiviteter

Den luftsvepta kolkvarnen som använder frekvensomvandlingsmotorn med permanentmagnet med direktdrivning är i gott skick på fältet, med stabil prestanda och har varit kontinuerligt och säkert igång, och alla tekniska indikatorer har uppnått designkraven.

5 Slutsats

Frekvensomvandlingsmotorn för permanentmagnet med direktdrivning integrerar permanentmagnetmotorn och den mekaniska belastningen, ändrar överföringsläget för den mekaniska utrustningen, eliminerar olika överföringslänkar och förenklar överföringskedjan av den mekaniska utrustningen avsevärt;

(1) Den permanentmagnetiska direktdrivna motorn med variabel frekvens gör brukets transmissionssystem enklare, minskar inköpskostnaden, minskar volymen på transmissionssystemet, golvytan i verkstaden och kvaliteten på utrustningen, minskar förbrukningen av råvaror och förbättrar överföringseffektiviteten. Det sparar strömförbrukningen för brukets enda maskin och kan göras direkt till en dammexplosionssäker struktur med stark stabilitet;

(2) Den variabla frekvensen permanentmagnet direktdrivna motorn kan möta installations- och underhållsbehoven för kvarnen, och realisera inching kontroll av kvarnen, som helt kan ersätta den långsamma drivanordningen;

(3) Bruket som använder frekvensomvandling med permanent magnet direktdriven motor kan spara utrustning som reducerare och dess anslutna oljestation, vilket avsevärt minskar utrustningsfelpunkter och maskinunderhållsarbete;

(4) Det är nödvändigt att lägga till ett bromssystem till drivsystemet för den variabla frekvensen permanentmagnet direktdrivna motorn för att förbättra säkerheten och tillförlitligheten av kvarnen.

(5) Användningen av en permanentmagnetmotor med variabel frekvens och direktdrivning i slipmaskinen är mycket viktig för energibesparing och minskad förbrukning vid slipning. Fördelarna är att den minskar slipkostnaden, förbättrar slipeffektiviteten och minskar energiförbrukningen hos slipmaskinen. Denna tillämpning ger en ny idé för design av kvarnen, kan samla data och erfarenhet inom design och tillämpning av kolkvarnar och bilda en enhetlig standard, vilket har en viktig demonstrationseffekt för den breda tillämpningen av permanentmagnetmotorer med variabel frekvens i torrkvarnar i framtiden.