永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背景 傳統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進（jìn）行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運（yùn）行維護工作量大等問題。 沈陽工業大學電機與控（kòng）製（zhì）技術研究所與（yǔ）河南香蕉视频app在线下载機電（diàn）設備有限公司聯合設計研發的（de）球磨（mó）機、立磨機采用永磁直驅電機,通（tōng）過將電動機與機（jī）械結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接（jiē）滿足（zú）荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高（gāo）了電（diàn）機（jī）的效（xiào）率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優（yōu）點。 在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還（hái）相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電（diàn）機（jī）的控（kòng）製技術可以實現降低大功率電機（jī）的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機（jī）的供（gòng）電電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。每（měi）個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的（de）自由度（dù），球磨機運行在輕載工況時，完全（quán）可（kě）以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結（jié）構，將整（zhěng）圓的定子分成若幹（gàn）個相互存在間隙的小扇形塊，通過機（jī）械結構設計，確定（dìng）了一（yī）種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品（pǐn）通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可（kě）以設計的比普（pǔ）通永磁直驅電機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低（dī）生產成本，節約稀土資源，節能（néng）用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障（zhàng）電機，更換新的模塊電機即可正常（cháng）運（yùn）行。使用本（běn）產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅電（diàn）機概述 本產品的隨動式定子結構構成（chéng）一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就（jiù）像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽（qì）車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼（tiē）合，即滾筒偏心（xīn）浮動不影響滾（gǔn）輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒（tǒng）形變、重載震（zhèn）動等原因造成電機偏（piān）心、氣隙不均勻時，仍能正常運（yùn）轉，保證磨機始（shǐ）終運行在性能（néng）狀態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與轉子間的間隙也可以做（zuò）的更小，減少（shǎo）永（yǒng）磁體用量，並且因為隨動式結構（gòu），電機不會發生掃膛現象。 本產品電機的定子為隨動式（shì）結構,基於模塊化永磁直驅（qū）電機（jī），采用獨（dú）立的扇形定子塊（kuài）結構，其隨動原理是在定子塊的軸（zhóu）向兩側安裝滾輪且滾（gǔn）輪貼合滾筒來確（què）定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構（gòu）。彈性（xìng）機構（gòu）在球（qiú）磨機滾筒不偏心時處（chù）於半壓縮狀態,如果（guǒ）球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的（de）滾輪，進而帶動定子塊向上移（yí）動，上方彈性（xìng）機構繼（jì）續壓縮;下方定（dìng）子塊在受到永磁體對其向（xiàng）上的吸引力的同時，定子塊上（shàng）的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼（tiē）合轉筒外表麵（miàn），使定子塊跟（gēn）隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的（de）移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變（biàn）。球磨（mó）機滾筒（tǒng）向下複位或繼續向下波動，則（zé）上方定子塊在受（shòu）到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈性（xìng）裝置（zhì）的壓（yā）力大（dà）小可調，對於不同位置的定子塊設置（zhì）不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成（chéng）滾輪或轉筒（tǒng）磨損較（jiào）快。 本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率（lǜ）的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電（diàn）機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊（kuài）電機包繞式安裝在球磨機（jī）滾筒上。相鄰（lín）隨動式（shì）定子塊（kuài）間設有固定在支撐框架（jià）上（shàng）的擋板（bǎn）來對定子塊進行圓周方向的（de）限位。球（qiú）磨機滾筒的法蘭（lán）處銜接T型支（zhī）撐（chēng）板,用於支撐安裝電（diàn）機轉子鐵心及磁鋼。 本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻（zhī）需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構（gòu）、彈性機構與定子（zǐ）塊之間（jiān）的連接杆、彈性機構支撐架（jià），即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊（kuài）。 3、采用本產品代替傳統磨機的（de）電機驅動係統的優點（diǎn） 現階段大多數的球磨（mó）機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行（háng）驅（qū）動。永磁同步電機與（yǔ）感應電（diàn）機（jī）相比優勢是它有較高的（de）效率和功率因數，損耗（hào）大大降低，節約了能源。永磁（cí）電（diàn）機通過變頻（pín）器進行調速，電機（jī）運行平穩，係統響應（yīng）速度快，感應電機則起動相對（duì）困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原（yuán）因。 采用永磁直驅，取消了中（zhōng）間（jiān）的（de）減速機、聯軸器、及齒輪（lún）的（de）傳（chuán）動環節（jiē），縮短係統的傳（chuán）動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳（chuán）動效率不（bú）僅得到（dào）大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環（huán）境汙染。 由於本產品電機定子采（cǎi）用（yòng）了（le）模塊化設計，不僅降低了加工，製造（zào），運輸等難度（dù），還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成了多個小功率電機。模塊化電機（jī）的（de）控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電（diàn）壓，但（dàn）是不增加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等級（jí）絕緣，模（mó）塊化電機（jī）采用多台小功率變頻器（qì）聯合供（gòng）電。這樣設計降低了電（diàn）機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨（mó）機運行在（zài）輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 傳統電（diàn）機故（gù）障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發（fā）生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電機控（kòng）製的自由（yóu）度,可以利用（yòng）其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機（jī）更換新（xīn）的模塊電機即可（kě）正常運行。模塊化電（diàn）機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降（jiàng）額運行。使用本產品完全（quán）不會因電機發生故障而影響到生產工期。 球磨機因加工（gōng）誤差、軸承磨損、滾筒形變或（huò）重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心（xīn）嚴（yán）重時還會造成電（diàn）機掃膛損壞電機，實際生（shēng）產（chǎn）中常常通過增加氣隙（xì）大小來預防掃膛（táng），而氣隙增大會導致永（yǒng）磁（cí）體用量增加，提高電機（jī）製造（zào）成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣（qì）隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨動式定子（zǐ）結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更（gèng）長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是（shì）提高生產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意（yì）圖 二、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現（xiàn）負載工況多樣性 傳統立磨速度單一（yī），工況適（shì）應能力差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到（dào）突發事件，除調整磨輾高（gāo）度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環境（jìng），係統反應速（sù）度（dù）更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統（tǒng）係統（tǒng）因三相感應電機（jī）無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿（mǎn）足立磨（mó）的低速起（qǐ）動（dòng）。為保證在電機起動過程不對（duì）電網造成過大的衝擊，需增（zēng）加軟起動裝置。三相（xiàng）感應電機起動後，通過減速器滿足（zú）係（xì）統轉矩需要，整個係統構成複雜（zá），係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻（pín）控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係（xì）統和減速器，輔助係統（tǒng）少（shǎo），結構（gòu）簡單。 (3）變頻器軟起（qǐ）動，起動過程隨意設定 傳統係統先由低速盤車係（xì）統起動，待三相感應電機（jī）達到起動條件後，軟起動裝置（zhì）起動三相感應電機，係統（tǒng）運行。係統控製複雜（zá），低速無法實現過載輸出。在低速過程需（xū）要盤車係統，將轉（zhuǎn）速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接（jiē）變頻低速起（qǐ）動（dòng），係統直接運行，係（xì）統控（kòng）製簡單。變頻控製起（qǐ）動過程可根據實際工況進行調整，以（yǐ）滿足各種（zhǒng）工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。 (4）無減速器，維護成（chéng）本（běn）更低,維護次（cì）數（shù）少 係統各構成單（dān）元均需要時常檢查和（hé）定期維護，傳統係統構成單元（yuán）多。同時立磨減速器結構（gòu）複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係（xì）統無法實現在低速運行的（de）情況下進行（háng）係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低（dī）。同時，係統可（kě）實現在電機低速運行情況下進行係（xì）統維護。 (5）傳動效率高,節能效果明顯 綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節（jiē）電（diàn）量達181萬元。（按照（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直（zhí）驅係統的優（yōu）勢與球磨機直驅係統相同，這（zhè）裏不（bú）再一—贅述。 2、永磁直驅立（lì）磨結構示意圖 本新型（xíng）立磨結構采用永磁直驅電機驅動（dòng）,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇（shàn）形模塊機構替代大直（zhí）徑軸承（chéng），方便加工、生產（chǎn）、運輸（shū）、裝配、維（wéi）修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型（xíng）。 針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳（chuán）統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構（gòu）與不同的放置位置，均能達到扶正（zhèng）與承壓（yā）的作用，並且方便製（zhì）造、裝配維護，節省（shěng）成本。均（jun1）已（yǐ）申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
