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球磨机改造用高效节能永磁电机项目可行性研究报告

球磨机改造用高效节能永磁电机

目录

1项目背

景

32低速大转矩永磁电机的节能原

理5

3改造方

案

73.1系统改造思路示

意

7

3.2优势分

析

10

4球磨机用永磁电机节能分

析11

5总

结

12附件1我国高效永磁同步电机应用现

状13

1项目背景

《国家中长期科学和技术发展规划纲要,2006—2020,》中～“三、重点领域及

其优先主题:5.制造业:,26,基础件和通用部件,和1.能源:,1,工业节能”两个主题

提出。电机及其控制系统是各种机械装备中最关键的部件～对机械装备的效率、性

能、成本、可靠性以及寿命等都有着举足轻重的作用。世界经济发展步伐的加快～

增加了人们对能源的需求～能源问题已经成为影响各国经济发展速度的战略性问

题。本着我国“开发与节约并举、节约优先”的节能方针～我们要充分认识到加强

节能工作的重要性和紧迫性。

图1选矿厂球磨机现场工作照片

电能是最主要的二次能源～也是最重要的节能对象。据统计～“2003年我国各

类电动机总装机容量约为4.2亿千瓦～其中异步电动机的装机容量超过全国电动机

总装机容量的85%～年耗电亿万千瓦时以上～约占全国用电量的60%～运行效率比

国外先进水平低10-20个百分点～相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。2003年

我国电动机年产量约为4500万千瓦～平均效率比发达国家低2-3个百分点。电动

机拖动系统效率比发达国家低10-30个百分点～相当于国际20世纪七、八十年代

的水平。”从上述数据可以看出:一方面～我国目前电能浪费问题仍然严重～很大

程度上归因于占主体地位的工业用自电动机的综合运行性能较差～电

机效率不高,另一方面～也表明我国的电机发展仍有很大的潜力空间。因此～

节能既是电机行业面临的严峻课题～也是电机行业发展的新机遇。

球磨机是选矿厂、加气混凝土原料制备中最重要的设备～他用于铁矿石、石

灰、石膏、砂、矿渣等物料的粉磨。物料只有经过粉磨并到要求细度后才能进行充

分混合相互作用～才能使制品达到强度～粉磨是加气混凝土生产中的重要程序～粉

磨过程耗电量大～球磨机一般是选矿厂或加气混凝土工厂中电机容量最大的设备。

球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部,减速机～小传动齿轮～电机～电控,等

主要部分组成,如图1所示,。其中传动部是电能损耗的主要的环节～也是节能增效

的关键环节。

低速大转矩传动系统一般是指转速低于500r/min～额定输出转矩大于500N.m

的传动系统。这样的传动系统在许多工业传动领域中是常见的～球磨机传动系统～

是典型的低速大转矩系统。除球磨机系统外～还包括电梯驱动系统、重型机床、矿

山机械、石油机械以及建筑机械等。在这些要求低速传动的系统中～目前主要采用

传统的异步机,减速机的驱动模式。这种驱动模式的缺点主要体现在:一方面～由于

减速机齿轮等机械原因降低了系统的整体传动效率,另一方面～由于减速机的存在

使传动系统的整体体积较大～或者说系统的传输功率密度较低。显然～传统的驱动

模式己无法适应现代驱动的要求～存在着诸多理论和技术问题有待解决。

众所周知～永磁电动机采用永磁体励磁～不需要无功励磁电流～可以显著提高

功率因数～减小了定子电流和定子电阻损耗,而且在稳定运行时没有转子电阻损耗

～进而可以因总损耗降低而减小风扇,小容量电机甚至可以去掉风扇,和相应的风摩

耗～从而使其效率和功率因数比同规格感应电动机高。而且在轻载时仍可保持较高

的效率和功率因数～使轻载运行时节能效果更为显著。因此～永磁电动机较容易做

到高效率～即达到IE2级的效率值。如果进一步优化设计～采用高性能硅钢片和先

进工艺～在降低一个机座号或者缩短铁心的情况下～可以达到超高效～即IE3级的

效率值,在不降低机座号或适当增加铁心的情况下～部分规格有可能达到超超高效

～即IE4级的效率值。同时～永磁电机可以实现低速大转矩直驱运行～这是异步机

和直流机无法实现～这种特性使得永磁电机在低速大转矩的传动系统应用前景非常

广泛。

2低速大转矩永磁电机的节能原理

永磁同步电动机与感应电动机相比～不需要无功励磁电流～可以显著提高功率

因数～减少了定子电流和定子损耗～而且在稳定运行时没有转子电阻损耗～进而可

以因总损耗降低而减少风扇和相应的风摩损耗～从而使其效率比同规格感应电动机