永磁直驱电机在球磨机上的应用

永磁直驱电机在球磨机上的应用

发表时间：2018-10-23T15:31:30.197Z 来源：《防护工程》2018年第12期作者：崔建林葛新勇

[导读] 对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。

崔建林葛新勇

天津冀东水泥有限公司天津 308501

随着粉磨技术的不断进步，近几年新上项目的水泥磨基本都是立磨系统，现有水泥球磨机都是10年以前的产品。水泥磨实际转速都是根据经验公式计算得出水泥磨理论适宜转速，再根据磨机规格、研磨体种类、衬板形式、填充率等确定的，当初充分考虑了磨机的破碎功能和研磨功能，磨机转速生产出来就不再变动。但现实情况是，随着近几年在预粉磨方面的改进，人们基本上都在研究怎样降低入磨粒度，随着入磨物料粒度大幅降低，对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。

我公司二线水泥磨（电机功率2500KW，减速机型号JS1300，磨机规格φ4.2×10m，额定转速15.75rpm）在2017年2月份改造为永磁直驱电机，本文就永磁直驱电机方案、安装调试、能耗对比和优缺点情况进行总结分享。

一、改造技术方案

1.1 方案

水泥磨直驱系统改造是原驱动系统中减速机及其润滑油站、异步电动机及其水电组柜、润滑油站、冷却风机全部取消，原设备安装基础按照永磁电动机安装基础进行处理，永磁直驱电动机使用原膜片联轴器与水泥磨相连接，直接驱动水泥磨。

图1 直驱系统与传统驱动系统的结构对比

1.2原理及构成

永磁直驱电机系统包括永磁电机和变频器。永磁电机为低速低频电机，额定转速15.75rpm，额定频率15.75Hz，可以在额定转速的±10%长期运行。启动方式为变频启动；电机定子为贴壁结构，整体浸漆；电机转子为永磁结构，电机结构简单，性能更可靠；电机采用机壳强制水冷，可保证电机内部清洁，提高电机寿命。水冷管路规格DN100，循环水流量控制在50t/h。

变频器采用高高结构，为永磁电动机的低频电源，并使直驱系统具有软启动和调速功能。变频器考虑裕量选用输出功率为2800kW、单元规格为350A的规格，并具备1.3倍过载能力。变频器本身有现场、中控两种控制方式。在现场有启动按钮。现场检修启动时，变频器以最慢转速运行，电气增加了硬联锁功能，确保变频器高压柜不能启动。变频器使用空水冷却器并配置一台10P工业空调。

二、改造的背景及原因

1、我公司原有的水泥磨减速机损坏，如果进行维修预计维修费为170万元，购买新的减速机预计费用为240万元，费用较高。且目前这种大型减速机折合每年的维护费用约20万元。而新的永磁直驱电机可以20年免维护。

2、我公司水泥磨为单仓磨使用的是马克托的波纹衬板，主要是利用水泥磨的研磨功能，进过衬板厂家的测算，适当降低水泥转速，补加10吨直径20-25的球，理论计算磨机粉磨效率没有降低。

3、直驱电机在集团内部开始使用，使用效果良好，并且节电率可观，预计我公司改造后节电率至少5%以上。

基于以上3点原因和新型永磁电机在球磨机上实验应用的原因，我公司采用永磁直驱系统替代原来的电机和减速机系统。

系统调试使用过程

球磨永磁直驱系统调试主要分为两个部分，第一部分为常规调试，包括：空载调试、带载调试和满载试运行；第二部分为直驱系统运行效果测试，包括：改造前后效果对比，调速提产。

2.1、空载调试

系统安装完成后，在球磨机不加球、不投料的情况下进行运转实验。主要测试变频器控制永磁电动机在不同速度点运转，检查永磁电动机安装质量，变频器与永磁电动机的参数匹配情况，连锁控制/保护测试。由于磨机筒体内没有研磨体，球磨机负载较小，电机启动正常平稳，0.1-17 rpm各级转速都可随意调整。额定转速下电流值10-20A左右，运行1小时。相关参数符合设计文件和运行要求。

2.2、50%负荷调试

磨机能够正常启动，当频率加载到11 rpm以上时，电机发生剧烈的振动。经过调整励磁电流，消除了振动，电机达到额定转速15.75 rpm，运行电流为135A，输出电压为6500V，功率为1200Kwh左右。运行各参数正常符合要求。

2.3、满载试车

磨机满载后，能够正常启动，转速逐步加载到达到15.75 rpm，电机运行平稳，但当启动其他设备时，供电电压出现压降（低于5900V）时，电机有轻微振动。适当降低运行转速，在15.65 rpm时连续运行，电机运行平稳正常。运行电流为235A，输出电压为6500V，