Die luftdurchströmte Kohlemühle ist die Schlüsselausrüstung für die Materialmahlung. Das Getriebe ist der Antriebsteil der Mühle und seine Eigenschaften wirken sich direkt auf die Stabilität des Mühlenbetriebs und den Energieverbrauch der Mühle aus. Der traditionelle Antriebsmodus einer luftgespülten Kohlemühle ist ein traditioneller Asynchronmotor + Untersetzungsgetriebe + langsamer Antrieb, was zu Problemen wie einer langen mechanischen Übertragungskette, einem geringen Wirkungsgrad, einem komplexen Mechanismus und einer hohen Betriebs- und Wartungsarbeitsbelastung im System führt. Da das Land höhere Anforderungen an Energieeinsparung und Emissionsreduzierung stellt, ist die Verbesserung der Betriebseffizienz des Mühlenantriebssystems zum Schlüssel zur Energieeinsparung geworden. Daher ist die Verbesserung der Betriebseffizienz und des Betriebsleistungsfaktors des Motors selbst, die Reduzierung des Blindleistungsverbrauchs und der Leitungsverluste und damit die Reduzierung des Energieverbrauchs der Mühle eine Richtung zur Energieeinsparung in der Mühle. Die Verwendung eines Permanentmagnet-Direktantriebsmotors mit variabler Frequenz zur Reduzierung des Energieverlusts bei der Drehmomentübertragung ist ein wichtiges Mittel zur Energieeinsparung bei Trockenkugelmühlen.

1 Funktionsprinzip des Luftstrom-Kohlemühlen-Übertragungssystems und des Mahlsystems

Da es sich um ein Gerät mit niedriger Geschwindigkeit, hoher Belastung und konstanter Geschwindigkeit handelt, muss die luftgespülte Kohlemühle den Verschleißverlust des Übertragungssystems und das effektive Drehmoment überwinden, das durch den Versatz des Mahlkörpers auf der Übertragungswelle erzeugt wird. Die zerkleinernde Schlagkraft des Mahlkörpers auf das Material in der Mühle führt dazu, dass die Mühle von Vibrationen und Stößen begleitet wird, und die kontinuierlichen Eigenschaften der Trockenmahlarbeit erfordern eine hohe Zuverlässigkeit des Mühlenantriebssystems und eine niedrige Ausfallrate sowie den Betrieb Die Rate muss mindestens über 95 liegen.

1.1 Funktionsprinzip des Übertragungssystems

Die traditionelle luftgespülte Kohlemühle besteht hauptsächlich aus einem Mühlenkörper, einem Getriebeteil, einem Endgetriebe, einer langsamen Antriebsvorrichtung und einem Asynchronmotor. Der Aufbau ist in Abbildung 1 dargestellt. Wenn die luftgespülte Kohlemühle läuft, überträgt der Asynchronmotor die Kraft über das Hauptgetriebe und durch den Eingriff der großen und kleinen Zahnräder, des großen, auf das Ritzel des Getriebeteils Der am Drehteil der Mühle montierte Ring treibt die Mühle an, um die Mühle zu realisieren. Wenn die Mühle installiert oder überholt wird, stoppt der Asynchronmotor die Stromversorgung und der Motor in der langsamen Antriebsvorrichtung überträgt die Kraft über das Endgetriebe und den darauf montierten großen Zahnkranz auf die großen und kleinen Zahnräder des Getriebeteils der rotierende Teil der Mühle. Der Ring treibt die Mühle an, um die langsame Rotation der Mühle zu realisieren.

Abbildung 1 Schematische Darstellung des Übertragungssystems einer traditionellen Luftstromkohlemühle

1. Mühlenkörper 2. Getriebeteil 3. Hauptreduzierer 4. Langsamantriebsvorrichtung 5. Asynchronmotor

Aufgrund der komplexen Zusammensetzung des luftgespülten Kohlemühlen-Übertragungssystems, einschließlich Asynchronmotoren, zweistufiger oder dreistufiger Untersetzungsgetriebe und Antriebsvorrichtungen für langsame Geschwindigkeiten sowie Kupplungen für niedrige Geschwindigkeiten, Kupplungen für hohe Geschwindigkeiten und Schrägverzahnungen Kupplungen usw. ist der Gesamtwirkungsgrad des Getriebes gering. Jedes Problem in einer Verbindung führt dazu, dass die Mühle nicht normal funktioniert.

1.2 Funktionsprinzip des Schleifsystems

Der Aufbau des Mahlsystems der luftgespülten Kohlemühle ist in Abbildung 2 dargestellt. Rohstoffe (begleitet von Heißluft bei etwa 280 °C) werden von der Zuführeinrichtung in die Zuführvorrichtung der Mühle geleitet und schnell in die Mühle eingeführt Trockenkammer des drehenden Teils der Mühle durch den Einfüllschacht und die Spirale. Im Inneren befindet sich eine Hubplatte, die eine bestimmte Menge an Feuchtigkeitsmaterialien enthält, die hier durch intensiven Wärmeaustausch getrocknet werden und dann durch das mittlere Fach in die Mahlkammer gelangen und zusammen mit dem Mahlmedium aus Stahlkugeln kontinuierlich aufprallen, zerkleinert werden. oder unter der Wirkung der Auskleidung durch Heben und Mahlen pulverisiert und schließlich zu Kohlepulver gemahlen, und dann wird der spezielle Saugzugventilator durch die Austragsvorrichtung aus der Mühle entnommen, um in den nächsten Prozess einzutreten.

Abb. 2 Schematische Darstellung des Mahlsystemaufbaus der Luftstromkohlemühle

1. Übertragungsvorrichtung 2. Entladevorrichtung 3. Hauptlager 4. Getriebeteil 5. Drehteil 6. Gleitschuhlager am Zuführende 7. Zuführvorrichtung

2 Prinzipien von Asynchronmotoren und Permanentmagnetmotoren

2.1 Asynchronmotor

Das Erregermagnetfeld des Asynchronmotors wird von der Statorwicklung bereitgestellt, und der Erregerstrom wird zur Erzeugung des Luftspaltmagnetfelds verwendet, sodass die Motorrotorwicklung einen induzierten Strom erzeugt und dadurch ein induziertes Magnetfeld erzeugt, das den Rotor antreibt zu drehen, und die Rotorgeschwindigkeit stimmt nicht mit der Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds überein. Da das Erregermagnetfeld von der Statorwicklung bereitgestellt wird, ist es erforderlich, verteilte Wicklungen mit kurzem Abstand zu verwenden, um den Sinusgrad des Erregermagnetfelds sicherzustellen, wie in Abbildung 3 dargestellt. Es ist schwierig, einen Mehrpol mit niedriger Geschwindigkeit herzustellen . Daher wird häufig die Methode des Induktionsmotors + der mechanischen Verzögerung verwendet, um einen Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit zu erreichen.

Abbildung 3 Verteilte Wicklung des Asynchronmotors

Der Asynchronmotor wird nur als elektromechanisches Energieumwandlungsgerät im Übertragungssystem mechanischer Geräte verwendet, um die vom System benötigte Leistung bereitzustellen, was zu Problemen wie einer langen mechanischen Übertragungskette, einem geringen Wirkungsgrad, einem komplexen Mechanismus und einem schweren Betrieb führt und Wartungsaufwand. Um den Antriebsanforderungen der maximalen Belastung mechanischer Geräte gerecht zu werden, werden häufig Asynchronmotoren mit relativ großer Nennleistung ausgewählt, und Asynchronmotoren benötigen einen Teil der Leistung, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um den normalen Betrieb des Motors aufrechtzuerhalten in der Lastrate der meisten Motoren bei 60 % bis 80 %. Wie in Abbildung 4 dargestellt, sind der Wirkungsgrad und der Leistungsfaktor niedrig und der Stromverbrauch hoch.

Abb.4 Beziehungskurve von Asynchronmotor-Wirkungsgrad, Leistungsfaktor und Lastrate2.2 Permanentmagnet-Direktantriebsmotor

2.2 Permanentmagnet-Direktantriebsmotor

Permanentmagnetmotoren verwenden Permanentmagnetpole anstelle von stromerregten Polen. Der magnetische Stahl ist in den Rotor eingesetzt, der ohne Stromzufuhr ein Magnetfeld erzeugen kann. Im Betrieb rotieren der Rotor und das rotierende Magnetfeld mit Hilfe des von den Permanentmagneten erzeugten rotierenden Magnetfelds synchron. Permanentmagnet-Direktantriebsmotoren benötigen keinen reaktiven Erregerstrom, können den Wirkungsgrad und den Leistungsfaktor erheblich verbessern, den Statorstrom und den Statorverlust reduzieren und weisen bei stabilem Betrieb keinen Rotorwiderstandsverlust auf, wodurch der Gesamtverlust und der Lüfter- und entsprechende Windreibungsverlust reduziert werden. Im Vergleich zu Asynchronmotoren haben Permanentmagnetmotoren eine einfachere Rotorstruktur, keine Erregerwicklungen, weniger Rotorkupferverluste und ihr Leistungsfaktor kann im Vergleich zu Asynchronmotoren derselben Spezifikation um 10 bis 15 % erhöht werden, wie in Abbildung 5 dargestellt .

Abb.5 Beziehungskurve zwischen Wirkungsgrad, Leistungsfaktor und Lastrate eines Permanentmagnet-Synchronmotors

Obwohl der Ersatz von Asynchronmotoren durch Permanentmagnetmotoren die Energieeffizienz der Motoren verbessert, löst er immer noch nicht das Problem langer Übertragungsketten großer mechanischer Geräte aufgrund des Ersatzes mit konstanter Drehzahl. Das Erregermagnetfeld des Seltenerd-Permanentmagnetmotors wird vom Rotor bereitgestellt, und der Konstruktionszweck des mehrpoligen Permanentmagnetmotors mit niedriger Drehzahl kann durch die Verwendung der konzentrierten Wicklung des echten Teilschlitzes realisiert werden. Durch die elektromechanische Integration von Motor und mechanischer Struktur entfallen alle oder Teile der Zwischenglieder der Kraftübertragung. Konzipiert als Permanentmagnet-Direktantriebslösung, die den Bedarf der Last direkt decken kann und so den Bedarf an einem Untersetzungsgetriebe überflüssig macht.

3 Permanentmagnet-Direktantriebsmotor mit Frequenzumwandlung

3.1 Funktionsprinzip der Frequenzumwandlungsgeschwindigkeitsregelung

Unter Frequenzumwandlungs-Geschwindigkeitsregelung versteht man die proportionale Änderung der Frequenz und Spannung des Motors, um den Zweck der Geschwindigkeitsregelung des Hauptmotors der Mühle zu erreichen. Es bietet viele Vorteile wie einen großen Geschwindigkeitsregelbereich, hohe Geschwindigkeitsregelpräzision und eine hohe Betriebseffizienz. Der Frequenzumrichter ist das Hauptgerät zur Frequenzumwandlung und Drehzahlregelung des Motors. Es besteht aus einem Gleichrichter, einem Zwischenkreis, einem Wechselrichter und einer Steuerung. Es wandelt den vom Netz bereitgestellten Wechselstrom mit konstanter Spannung und konstanter Frequenz in eine neue Spannung und Frequenz um. und mit der Statorwicklung des Motors verbunden, um die stufenlose Drehzahlregelung des Wechselstrommotors zu realisieren.

3.2 Einfluss eines Permanentmagnet-Direktantriebsmotors mit variabler Frequenz auf einen langsamen Antrieb

Die langsame Antriebsvorrichtung der luftgespülten Kohlemühle besteht aus einem Bremsmotor, einem langsamen Untersetzungsgetriebe und einer Kupplung und wird hauptsächlich für die Installation und Wartung der Mühle verwendet. Beim Einbau und Austausch von Mühlenkomponenten und bei der Überholung des Mühleninneren kann der Mühlenzylinder mit einer niedrigen Drehzahl von 0.1–0.2 U/min betrieben werden. Die Mühle, die den Frequenzumwandlungs-Permanentmagnet-Direktantriebsmotor verwendet, kann bei der niedrigen Frequenz des Frequenzumrichters stabil laufen, was den Anforderungen der Mühleninstallation und -wartung gerecht wird. Darüber hinaus kann auch die Schrittsteuerung der Mühle realisiert werden und die Position des Mühlenzylinders kann durch Eingabe des Bogens der Mühlendrehung präzise positioniert werden. Der Permanentmagnet-Direktantriebsmotor mit variabler Frequenz kann das langsame Antriebsgerät vollständig ersetzen, die Ausrüstungsinvestitionen reduzieren und die mechanischen Auswirkungen großer und kleiner Zahnräder reduzieren, die vom langsamen Antrieb gezogen werden.

3.3 Bremssystem

Um potenzielle Sicherheitsrisiken zu vermeiden, ist es notwendig, dem Antriebssystem des Permanentmagnet-Direktantriebsmotors mit variabler Frequenz ein Bremssystem hinzuzufügen. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Volllastmühle während der Mühlenwartung oder des Auskleidungsaustauschs zu bremsen, um die Sicherheit des Personals zu gewährleisten. Wenn das Mühlenschmiersystem, der Frequenzumrichter, der Motor usw. ausfallen oder die Produktionslinie ausfällt, kann es die Volllastmühle, die mit hoher Geschwindigkeit läuft, vollständig bremsen, um Schäden am Gleitschuhlager oder Hauptlager der Mühle zu vermeiden.

3.4 Vorteile des Frequenzumwandlungs-Permanentmagnet-Direktantriebsmotors

Der herkömmliche Asynchronmotor + Frequenzumrichter kann das Untersetzungsgetriebe und seine Hilfsölstation nicht entfernen, die späteren Wartungsarbeiten wurden nicht reduziert und das Problem des Effizienzübertragungsverlusts des Antriebssystems wurde nicht gelöst; Der ursprüngliche Asynchronmotor ist ein Motor mit nicht variabler Frequenz, und ein langfristiger Betrieb mit variabler Frequenz führt wahrscheinlich zu Statorlinien. Wenn die Temperatur des Stabs steigt, altert die Isolierung des Walzdrahts schneller. Der Permanentmagnet-Direktantriebsmotor kann unterhalb der Nennfrequenz laufen, weist die Eigenschaften eines konstanten Drehmoments und eines großen Anlaufdrehmoments auf, lässt sich besser mit einem Frequenzumrichter kombinieren und ist für die Arbeitsbedingungen von Kugelmühlen geeignet. Ersetzen Sie daher, wie in Abbildung 7 gezeigt, den Asynchronmotor, das Hauptgetriebe, die Ölstation des Hauptgetriebes, das Untersetzungsgetriebe des Hilfsgetriebes, den Getriebemotor und den wasserdichten Schrank/Anlasser durch Schränke mit Direktantriebsmotor mit Permanentmagneten und Frequenzumrichtern für niedrige Drehzahlen und hohem Drehmoment , Feeder und andere Geräte können die Struktur optimieren, Beschaffungskosten senken, Gerätefehlerquellen reduzieren, die Übertragungseffizienz verbessern und den Stromverbrauch senken. Gleichzeitig kann es direkt als staubexplosionsgeschützte Struktur konzipiert werden, und das explosionsgeschützte Design erfüllt die explosionssicheren elektrischen Anforderungen der Kohlepulveraufbereitungsumgebung mit einer einfachen Struktur und starken Stabilität.

Abb. 7 Schematische Darstellung der Struktur der Mühle mit Frequenzumwandlungs-Permanentmagnet-Direktantriebsmotor

1. Mühlenkörper 2. Getriebeteil 3. Frequenzumwandlungs-Permanentmagnet-Direktantriebsmotor

4 Effekte anwenden

Die luftgespülte Kohlemühle mit einem Durchmesser von 3.80 m×7.75 m+3.5 m, die in einer Zementproduktionslinie konfiguriert ist, verfügt über ein Getriebesystem, das mit einem traditionellen Asynchronmotor, einem Untersetzungsgetriebe, einer langsamen Antriebsvorrichtung, einer Bremse, einer Hochgeschwindigkeitskupplung und einer niedrigen Geschwindigkeit ausgestattet ist Kupplung, Kupplung usw. verwenden Sie zum Starten einen Wasserwiderstand. Seine wichtigsten Motorparameter sind in Tabelle 1 aufgeführt. Als Mahlmedium werden Stahlkugeln verwendet, der Füllgrad beträgt 23.5 %, die Beladungskapazität beträgt 86 t, die Leistung beträgt 37.4 t/h, der Betriebsstrom beträgt 125.6 A, die Spannung beträgt 6000 V und der Stromverbrauch der Mühle beträgt 29.6 kWh/t.

Tabelle 1 Parameter des Asynchronmotors

Eine weitere Zementproduktionslinie ist mit einer luftgespülten Kohlemühle mit einem Durchmesser von 3.80 m×7.75 m+3.5 m, einer Drehzahl von 16.7 U/min und einer geplanten Produktionskapazität von >42 t/h ausgestattet. mm, 95 % bestanden, und der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt des Schleifmaterials beträgt 9 % bis 14 %.

Die Luftstromkohlemühle ist mit einer variablen Frequenz ausgestattet Permanentmagnet-Direktantriebsmotor, das einen Permanentmagnet-Direktantriebsmotor mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment + Frequenzumrichtermodus verwendet, und die Struktur der Übertragungsvorrichtung ist einfach. Der Motor verfügt über eine staubexplosionsgeschützte Struktur. Die Ritzelwelle der Mühle ist über eine Membrankupplung mit dem Wellenkopf des Permanentmagnet-Direktantriebsmotors mit variabler Frequenz verbunden. Gleichzeitig wird ein Bremssystem hinzugefügt, um eine Sicherheitskontrolle zu erreichen, wie in Abbildung 8 dargestellt.

Abbildung 8 Luftgeführte Kohlemühle für die Zementproduktionslinie

Die luftdurchströmte Kohlemühle verwendet Stahlkugeln als Mahlmedium, der Füllgrad beträgt 23.5 %, die Beladungskapazität beträgt 86 t, die Leistung beträgt 45.2 t/h, die Partikelgröße des Endprodukts beträgt 80 µm und der Siebrückstand beträgt ≤ 3%. Die Parameter des Frequenzumwandlungs-Permanentmagnet-Direktantriebsmotors sind in Tabelle 2 aufgeführt. Im tatsächlichen Betrieb beträgt die Betriebsfrequenz 44 Hz, die Betriebsspannung 9360 V, der Betriebsstrom 76.7 A und der Stromverbrauch der Mühle 25.3 kWh/t.

Tabelle 2 Parameter des Permanentmagnet-Direktantriebsmotors mit variabler Frequenz

Der Vergleich des Übertragungssystems der luftgespülten Kohlemühle der beiden oben genannten Zementproduktionslinien ist in Tabelle 3 aufgeführt. Im Vergleich zum herkömmlichen Asynchronmotor wurden der Leistungsfaktor und der Systemwirkungsgrad des Permanentmagnet-Direktantriebsmotors mit variabler Frequenz verbessert deutlich verbessert und auch der Stromverbrauch der einzelnen Maschine wurde in gewissem Maße reduziert. Gleichzeitig ist die Konfiguration des Mühlenübertragungssystems einfacher und ersetzt die traditionelle komplexe Struktur, wodurch das Volumen des Übertragungssystems, die Grundfläche der Anlage und die Qualität der Ausrüstung reduziert werden, wodurch der Rohstoffverbrauch und die Beschaffungskosten gesenkt werden. und Reduzierung von Fehlerquellen und Systemwartungskosten, Verbesserung der Effizienz und Zuverlässigkeit der Übertragung.

Tabelle 3 Vergleich zweier Antriebswirkungsgrade

Die luftgespülte Kohlemühle mit Frequenzumwandlungs-Permanentmagnet-Direktantriebsmotor befindet sich im Einsatz in gutem Zustand, weist eine stabile Leistung auf und läuft kontinuierlich und sicher, und alle technischen Indikatoren entsprechen den Konstruktionsanforderungen.

5 Fazit

Der Permanentmagnet-Direktantriebsmotor mit Frequenzumwandlung integriert den Permanentmagnetmotor und die mechanische Last, ändert den Übertragungsmodus der mechanischen Ausrüstung, eliminiert verschiedene Übertragungsverbindungen und vereinfacht die Übertragungskette der mechanischen Ausrüstung erheblich.

(1) Der Permanentmagnet-Direktantriebsmotor mit variabler Frequenz vereinfacht das Übertragungssystem der Mühle, senkt die Anschaffungskosten, verringert das Volumen des Übertragungssystems, die Grundfläche der Werkstatt und die Qualität der Ausrüstung sowie den Verbrauch von Rohstoffen und verbessert die Übertragungseffizienz. Es spart den Stromverbrauch der einzelnen Maschine der Mühle und kann direkt in eine staubexplosionsgeschützte Struktur mit starker Stabilität umgewandelt werden;

(2) Der Permanentmagnet-Direktantriebsmotor mit variabler Frequenz kann die Installations- und Wartungsanforderungen der Mühle erfüllen und die Schrittsteuerung der Mühle realisieren, die die langsame Antriebsvorrichtung vollständig ersetzen kann;

(3) Die Mühle, die einen Frequenzumwandlungs-Permanentmagnet-Direktantriebsmotor einsetzt, kann Geräte wie Reduziergetriebe und die angeschlossene Ölstation einsparen, was die Fehlerquellen der Geräte und den Arbeitsaufwand für die Maschinenwartung erheblich reduziert.

(4) Es ist notwendig, dem Antriebssystem des Permanentmagnet-Direktantriebsmotors mit variabler Frequenz ein Bremssystem hinzuzufügen, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Mühle zu verbessern.

(5) Die Anwendung von a Permanentmagnet-Direktantriebsmotor mit variabler Frequenz in der Schleifmaschine ist für die Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung des Schleifvorgangs von großer Bedeutung. Dies hat den Vorteil, dass die Schleifkosten gesenkt, die Schleifeffizienz verbessert und der Energieverbrauch der Schleifmaschine gesenkt werden. Diese Anwendung liefert eine neue Idee für die Konstruktion der Mühle, kann Daten und Erfahrungen bei der Konstruktion und Anwendung von Kohlemühlen sammeln und einen einheitlichen Standard bilden, der einen wichtigen Demonstrationseffekt für die breite Anwendung des Permanentmagnet-Direktantriebs mit variabler Frequenz hat Motoren in Trockenmühlen in der Zukunft.