De luchtgeveegde kolenmolen is de belangrijkste uitrusting voor het malen van materialen. Het transmissieapparaat is het aandrijfgedeelte van de molen en de kenmerken ervan hebben rechtstreeks invloed op de stabiliteit van de werking van de molen en het energieverbruik van de molen. De traditionele aandrijfmodus van een luchtgeveegde kolenmolen is een traditionele asynchrone motor + reductiemiddel + langzame aandrijving, wat leidt tot problemen zoals een lange mechanische transmissieketen, laag rendement, complex mechanisme en zware bedienings- en onderhoudswerklast in het systeem. Nu het land hogere eisen stelt aan energiebesparing en emissiereductie, is het verbeteren van de operationele efficiëntie van het molenaandrijfsysteem de sleutel tot energiebesparing geworden. Daarom is het verbeteren van de operationele efficiëntie en de arbeidsvermogensfactor van de motor zelf, het verminderen van het reactieve energieverbruik en lijnverlies, waardoor het energieverbruik van de molen wordt verminderd, een richting voor energiebesparing in de molen. Het gebruik van een directe aandrijfmotor met variabele frequentie en permanente magneet om het energieverlies tijdens het overbrengen van koppel te verminderen, is een belangrijk middel om energiebesparing van de droge kogelmolen te realiseren.

1 Werkingsprincipe van het luchtgeveegde transmissiesysteem van de kolenmolen en het maalsysteem

Als apparatuur met lage snelheid, zware belasting en constante snelheid moet de luchtgeveegde kolenmolen het slijtageverlies van het transmissiesysteem en het effectieve koppel dat wordt gegenereerd door het maallichaam dat op de transmissieas wordt gecompenseerd, overwinnen. De verpletterende slagkracht van het maallichaam op het materiaal in de molen zorgt ervoor dat het molenwerk gepaard gaat met trillingen en schokken, en de continue kenmerken van het droge maalwerk vereisen dat het molenaandrijfsysteem een ​​hoge betrouwbaarheid en een laag uitvalpercentage heeft, en de werking Het tarief moet zo hoog zijn als boven de 95.

1.1 Werkingsprincipe van het transmissiesysteem

De traditionele luchtgeveegde kolenmolen bestaat hoofdzakelijk uit een molenlichaam, een tandwieloverbrengingsdeel, een eindreductiemiddel, een langzaam aandrijfapparaat en een asynchrone motor. De structuur wordt getoond in figuur 1. Wanneer de luchtgeveegde kolenmolen draait, brengt de asynchrone motor het vermogen over naar het rondsel van het tandwieloverbrengingsdeel via het hoofdreductiemiddel, en door het in elkaar grijpen van de grote en kleine tandwielen, de grote ring gemonteerd op het roterende deel van de molen drijft de molen aan om de molen te realiseren. Wanneer de molen wordt geïnstalleerd of gereviseerd, stopt de asynchrone motor de stroomtoevoer en brengt de motor in het langzame aandrijfapparaat het vermogen over naar de grote en kleine tandwielen van het tandwieloverbrengingsdeel via het eindreductiemiddel, en de grote tandwielring gemonteerd op het roterende deel van de molen. De ring drijft de molen aan om de langzame rotatie van de molen te realiseren.

Figuur 1 Schematisch diagram van het transmissiesysteem van een traditionele luchtgeveegde kolenmolen

1. Freeslichaam 2. Tandwieloverbrengingsdeel 3. Hoofdreductiemiddel 4. Langzaam aandrijfapparaat 5. Asynchrone motor

Vanwege de complexe samenstelling van het luchtgeveegde transmissiesysteem van de kolenmolen, inclusief asynchrone motoren, tweetraps- of drietrapsreductiemiddelen en langzame aandrijfinrichtingen, evenals lagesnelheidskoppelingen, hogesnelheidskoppelingen, spiraalvormige tandwielen koppelingen, enz., is de algehele transmissie-efficiëntie laag. Elk probleem in één schakel zal ervoor zorgen dat de molen niet normaal functioneert.

1.2 Werkingsprincipe van maalsysteem

De structuur van het maalsysteem van de luchtgeveegde kolenmolen wordt weergegeven in figuur 2. Grondstoffen (vergezeld van hete lucht van ongeveer 280 ℃) worden door de toevoerapparatuur naar het toevoerapparaat van de molen gestuurd en snel in de molen gebracht. droogkamer van het draaiende deel van de molen via de toevoergoot en de spiraal. Er zit een hefplaat aan de binnenkant, die een bepaalde hoeveelheid vochtmaterialen bevat die hier door intense warmte-uitwisseling worden gedroogd en vervolgens via het middelste compartiment de maalkamer binnenkomen, en samen met het stalen kogelslijpmedium worden ze continu geïmpacteerd, verpletterd, of gepoederd onder invloed van de voering met tillen en malen en uiteindelijk vermalen tot steenkoolpoeder, en vervolgens wordt de speciale ventilator met geïnduceerde trek via het afvoerapparaat uit de molen gehaald om het volgende proces in te gaan.

Fig. 2 Schematisch diagram van de structuur van het maalsysteem van de luchtgevoerde kolenmolen

1. Overbrengingsapparaat 2. Lossingsapparaat 3. Hoofdlager 4. Tandwieltransmissiedeel 5. Roterend deel 6. Glijschoenlager aan het invoeruiteinde 7. Voedingsapparaat

2 Principes van asynchrone motoren en permanentmagneetmotoren

2.1 Asynchrone motor

Het magnetische excitatieveld van de asynchrone motor wordt geleverd door de statorwikkeling en de excitatiestroom wordt gebruikt om het magnetische veld van de luchtspleet te genereren, zodat de motorrotorwikkeling een geïnduceerde stroom vormt, waardoor een geïnduceerd magnetisch veld wordt gegenereerd, waardoor de rotor wordt aangedreven roteren, en de rotorsnelheid is inconsistent met de roterende magnetische veldsnelheid. Omdat het magnetische excitatieveld wordt geleverd door de statorwikkeling, is het noodzakelijk om verdeelde wikkelingen over korte afstanden te gebruiken om de sinusgraad van het magnetische excitatieveld te garanderen, zoals weergegeven in figuur 3. Het is moeilijk om meerpolige lage snelheden te maken . Daarom wordt vaak de inductiemotor + mechanische vertragingsmethode gebruikt om werking op lage snelheid te bereiken.

Figuur 3 Verdeelde wikkeling van de asynchrone motor

De asynchrone motor wordt alleen gebruikt als een elektromechanisch energieomzettingsapparaat in het transmissiesysteem van mechanische apparatuur om het door het systeem benodigde vermogen te leveren, waardoor het systeem problemen ondervindt zoals een lange mechanische transmissieketen, laag rendement, complex mechanisme en zware werking. en onderhoudswerkzaamheden. Om te voldoen aan de aandrijfvereisten van de maximale belasting van mechanische apparatuur, worden vaak asynchrone motoren met een relatief groot nominaal vermogen geselecteerd, en asynchrone motoren hebben een deel van het vermogen nodig om een ​​magnetisch veld te genereren om de normale werking van de motor te behouden, wat resulteert in de belastingssnelheid van de meeste motoren bij 60% tot 80%. Zoals weergegeven in figuur 4 zijn de efficiëntie en arbeidsfactor laag en het stroomverbruik hoog.

Fig.4 Relatiecurve van asynchrone motorefficiëntie, arbeidsfactor en belastingssnelheid 2.2 Permanente magneetmotor met directe aandrijving

2.2 Directe aandrijfmotor met permanente magneet

Permanente magneetmotoren gebruiken permanente magneetpolen in plaats van door stroom opgewekte polen. Het magnetische staal is in de rotor geplaatst en kan een magnetisch veld opwekken zonder dat er stroom wordt ingevoerd. Tijdens bedrijf roteren de rotor en het roterende magnetische veld synchroon met behulp van het roterende magnetische veld dat wordt gegenereerd door de permanente magneten. Directe aandrijfmotoren met permanente magneet hebben geen reactieve bekrachtigingsstroom nodig, kunnen de efficiëntie en arbeidsfactor aanzienlijk verbeteren, de statorstroom en statorverlies verminderen, en hebben geen rotorweerstandsverlies tijdens stabiele werking, waardoor het totale verlies wordt verminderd en de ventilator en het bijbehorende windwrijvingsverlies worden verminderd. Vergeleken met asynchrone motoren hebben permanentmagneetmotoren een eenvoudiger rotorstructuur, geen excitatiewikkelingen, minder koperverlies in de rotor en kan hun arbeidsfactor met 10% tot 15% worden verhoogd in vergelijking met asynchrone motoren met dezelfde specificatie, zoals weergegeven in figuren 5. .

Fig.5 Relatiecurve van synchrone motorefficiëntie met permanente magneet, arbeidsfactor en belastingssnelheid

Hoewel de vervanging van asynchrone motoren door permanente magneetmotoren het energie-efficiëntieniveau van de motoren verbetert, slaagt het er nog steeds niet in om het probleem op te lossen van lange transmissieketens van grote mechanische apparatuur als gevolg van vervanging met constante snelheid. Het excitatiemagnetische veld van de zeldzame-aarde permanente magneetmotor wordt geleverd door de rotor, en het ontwerpdoel van de meerpolige permanente magneetmotor met lage snelheid kan worden gerealiseerd door gebruik te maken van de geconcentreerde wikkeling van de echte fractionele sleuf. Door het elektromechanische integratieontwerp van de motor en de mechanische structuur worden alle of een deel van de tussenliggende schakels van de krachtoverbrenging geannuleerd. Vervaardigd tot een oplossing met directe aandrijving met permanente magneet, die direct aan de vraag van de belasting kan voldoen, waardoor de noodzaak voor een verloopstuk wordt geëlimineerd.

3 Frequentieomzettingsmotor met permanente magneet en directe aandrijving

3.1 Werkingsprincipe van snelheidsregeling voor frequentieomzetting

Frequentieomzetting snelheidsregeling verwijst naar het proportioneel veranderen van de frequentie en spanning van de motor om het doel van snelheidsregeling van de hoofdmotor van de molen te bereiken. Het heeft vele voordelen, zoals een breed snelheidsregelbereik, precisie bij hoge snelheidsregeling en een hoge bedrijfsefficiëntie. De frequentieomvormer is het belangrijkste apparaat voor frequentieomzetting en snelheidsregeling van de motor. Het bestaat uit een gelijkrichter, een tussenliggende DC-tussenkring, een omvormer en een controller. Het zet de constante spanning en constante frequentie AC die door het elektriciteitsnet worden geleverd, om in een nieuwe spanning en frequentie. en aangesloten op de statorwikkeling van de motor om de traploze snelheidsregeling van de AC-motor te realiseren.

3.2 Invloed van een permanente magneetmotor met directe aandrijving met variabele frequentie op een langzame aandrijving

Het langzame aandrijfapparaat van de luchtgeveegde kolenmolen bestaat uit een remmotor, een langzaam rijdend reductiemiddel en een koppeling, en wordt voornamelijk gebruikt voor de installatie en het onderhoud van de molen. Bij het installeren en vervangen van molenonderdelen en het reviseren van de binnenkant van de molen, kan de molencilinder worden aangedreven om te draaien op een laag toerental van 0.1-0.2 omw/min. De molen die gebruik maakt van de frequentieomzettingsmotor met permanente magneet en directe aandrijving kan stabiel draaien op de lage frequentie van de frequentieomvormer, wat voldoet aan de behoeften van de installatie en het onderhoud van de molen. Bovendien kan ook de kruipbesturing van de molen worden gerealiseerd en kan de positie van de molencilinder nauwkeurig worden gepositioneerd door de boog van de molenrotatie in te voeren. De directe aandrijfmotor met variabele frequentie en permanente magneet kan het langzame aandrijfapparaat volledig vervangen, de investeringen in apparatuur verminderen en de mechanische impact verminderen van grote en kleine tandwielen die door de langzame aandrijving worden gesleept.

3.3 Remsysteem

Om potentiële veiligheidsrisico's te vermijden, is het noodzakelijk om een ​​remsysteem toe te voegen aan het aandrijfsysteem van de directe aandrijfmotor met variabele frequentie en permanente magneet. De belangrijkste functie ervan is het remmen van de vollastmolen tijdens molenonderhoud of vervanging van de voering om de veiligheid van het personeel te garanderen; Wanneer het smeersysteem, de frequentieomvormer, de motor enz. uitvallen of de productielijn uitvalt, kan deze zorgen voor een volledige remming van de vollastmolen die op hoge snelheid draait om schade aan het glijschoenlager of hoofdlager van de molen te voorkomen.

3.4 Voordelen van een permanente magneetmotor met directe aandrijving met frequentieomzetting

De traditionele asynchrone motor + frequentieomvormer kan het reductiedeel en het hulpoliestation niet verwijderen, de latere onderhoudswerkzaamheden zijn niet verminderd en het probleem van efficiëntieoverdrachtsverlies van het aandrijfsysteem is niet opgelost; de oorspronkelijke asynchrone motor is een motor met niet-variabele frequentie, en langdurig gebruik met variabele frequentie zal waarschijnlijk statorlijnen veroorzaken. Naarmate de temperatuur van de staaf stijgt, veroudert de isolatie van de walsdraad sneller. De motor met directe aandrijving met permanente magneet kan onder de nominale frequentie draaien, heeft de kenmerken van een constant koppel en een groot startkoppel, kan beter worden afgestemd op een frequentieomvormer en is geschikt voor de werkomstandigheden van kogelmolens. Vervang daarom, zoals weergegeven in afbeelding 7, de asynchrone motor, het hoofdreductiemiddel, het oliestation van het hoofdreductiemiddel, het hulptransmissiereductiemiddel, de reductiemotor en de waterbestendige kast/starter door een permanente magneetmotor met lage snelheid en directe aandrijving met hoog koppel en frequentieomvormer. Feeders en andere apparatuur kunnen de structuur optimaliseren, de aanschafkosten verlagen, storingspunten van apparatuur verminderen, de transmissie-efficiëntie verbeteren en het energieverbruik verminderen. Tegelijkertijd kan het direct worden ontworpen als een stofexplosiebestendige structuur, en het explosieveilige ontwerp voldoet aan de explosieveilige elektrische vereisten van de steenkoolpoederbereidingsomgeving, met een eenvoudige structuur en sterke stabiliteit.

Fig. 7 Schematisch diagram van de structuur van de molen met directe aandrijfmotor met permanente magneet en frequentieomzetting

1. Molenlichaam 2. Tandwieloverbrengingsdeel 3. Frequentieomzettingsmotor met permanente magneet en directe aandrijving

4 Effecten toepassen

De luchtgedreven kolenmolen van φ3.80 m×7.75 m+3.5 m, geconfigureerd in een cementproductielijn, heeft een transmissiesysteem uitgerust met een traditionele asynchrone motor, eindreductiemiddel, langzaam aandrijfapparaat, rem, hogesnelheidskoppeling, lage snelheid koppeling, koppeling, enz., gebruik waterbestendigheid om te starten. De belangrijkste motorparameters zijn vermeld in Tabel 1. Stalen kogels worden gebruikt als maalmedium, de vulsnelheid is 23.5%, de laadcapaciteit is 86 t, de output is 37.4 t/h, de bedrijfsstroom is 125.6 A, de spanning is 6000 V, en het stroomverbruik van de molen is 29.6 kW·h/t.

Tabel 1 Parameters van asynchrone motor

Een andere cementproductielijn is uitgerust met een luchtgeveegde kolenmolen van φ3.80 m×7.75 m+3.5 m met een rotatiesnelheid van 16.7 omw/min en een ontworpen productiecapaciteit van >42 t/u. mm, 95% is geslaagd en het uitgebreide vochtgehalte van het maalmateriaal is 9% tot 14%.

De luchtgeveegde kolenmolen is uitgerust met een frequentiegestuurde permanentmagneet-directaandrijfmotor , die gebruikmaakt van een laagtoerige, koppelrijke permanentmagneet-directaandrijfmotor + frequentieomvormer-configuratie, en de structuur van de transmissie-inrichting is eenvoudig. De motor heeft een stof-explosiebestendige constructie. De tandwielas van de molen is via een membraankoppeling verbonden met de as van de frequentiegestuurde permanentmagneet-directaandrijfmotor. Tegelijkertijd is een remsysteem toegevoegd voor de veiligheid, zoals weergegeven in figuur 8.

Figuur 8 Luchtgeveegde kolenmolen voor cementproductielijn

De luchtgeveegde kolenmolen gebruikt stalen kogels als maalmedium, de vulsnelheid is 23.5%, de laadcapaciteit is 86 t, de output is 45.2 t/u, de deeltjesgrootte van het eindproduct is 80 µm en het zeefresidu is ≤ 3%. De parameters van de frequentieomzettingsmotor met directe aandrijving met permanente magneet zijn vermeld in Tabel 2. Bij feitelijk gebruik is de werkfrequentie 44 Hz, de bedrijfsspanning 9360 V, de bedrijfsstroom 76.7 A en het stroomverbruik van de molen is 25.3 kW · h/t.

Tabel 2 Parameters van een permanente magneetmotor met directe aandrijving met variabele frequentie

De vergelijking van het transmissiesysteem van de luchtgeveegde kolenmolen van de bovengenoemde twee cementproductielijnen is weergegeven in Tabel 3. Vergeleken met de traditionele asynchrone motor zijn de arbeidsfactor en de systeemefficiëntie van de directe aandrijfmotor met variabele frequentie en permanente magneet verbeterd. aanzienlijk verbeterd, en het stroomverbruik van de enkele machine is ook tot op zekere hoogte verlaagd. Tegelijkertijd is de configuratie van het transmissiesysteem van de fabriek eenvoudiger, waardoor de traditionele complexe structuur wordt vervangen, waardoor het volume van het transmissiesysteem, het vloeroppervlak van de fabriek en de kwaliteit van de apparatuur worden verminderd, waardoor het grondstoffenverbruik en de inkoopkosten worden verminderd. en het verminderen van faalpunten en systeemonderhoudskosten, verbetering van de efficiëntie en betrouwbaarheid van de transmissie.

Tabel 3 Vergelijking van twee rij-efficiënties

De luchtgeveegde kolenmolen die gebruik maakt van de frequentieomzettingsmotor met permanente magneet en directe aandrijving, bevindt zich in goede staat in het veld, met stabiele prestaties, en is continu en veilig in bedrijf geweest, en alle technische indicatoren hebben aan de ontwerpvereisten voldaan.

5 Conclusie

De directe aandrijfmotor met permanente magneet met frequentieomzetting integreert de permanente magneetmotor en de mechanische belasting, verandert de transmissiemodus van de mechanische apparatuur, elimineert verschillende transmissieverbindingen en vereenvoudigt de transmissieketen van de mechanische apparatuur aanzienlijk;

(1) De directe aandrijfmotor met variabele frequentie en permanente magneet maakt het transmissiesysteem van de molen eenvoudiger, verlaagt de aanschafkosten, vermindert het volume van het transmissiesysteem, het vloeroppervlak van de werkplaats en de kwaliteit van de apparatuur, vermindert het verbruik van grondstoffen en verbetert de transmissie-efficiëntie. Het bespaart het stroomverbruik van de enkele machine van de molen en kan direct worden omgezet in een stofexplosiebestendige structuur met sterke stabiliteit;

(2) De directe aandrijfmotor met variabele frequentie en permanente magneet kan voldoen aan de installatie- en onderhoudsbehoeften van de molen en de kruipcontrole van de molen realiseren, die het langzame aandrijfapparaat volledig kan vervangen;

(3) De molen die een permanente magneetmotor met directe aandrijving met frequentieomzetting toepast, kan apparatuur zoals een reductiemiddel en het bijbehorende oliestation besparen, waardoor de storingspunten van de apparatuur en de werklast voor machineonderhoud aanzienlijk worden verminderd;

(4) Het is noodzakelijk om een ​​remsysteem toe te voegen aan het aandrijfsysteem van de directe aandrijfmotor met variabele frequentie en permanente magneet om de veiligheid en betrouwbaarheid van de molen te verbeteren.

(5) De toepassing van een frequentiegestuurde permanentmagneet-directaandrijfmotor in de maalmachine is zeer belangrijk voor energiebesparing en vermindering van het verbruik tijdens het maalproces. Het heeft als voordelen dat de maalkosten worden verlaagd, de maalefficiëntie wordt verbeterd en het energieverbruik van de maalmachine wordt verminderd. Deze toepassing biedt een nieuw idee voor het ontwerp van de maalinstallatie, kan gegevens en ervaringen verzamelen in het ontwerp en de toepassing van kolenmaalinstallaties en een uniforme standaard vormen, wat een belangrijke demonstratie-effect heeft voor de brede toepassing van frequentiegestuurde permanentmagneet-directaandrijfmotoren in droogmaalinstallaties in de toekomst.