永磁同步电动滚筒在泊江海子矿选煤厂的应用_赵海峰.pdf

永磁同步电动滚筒在泊江海子矿选煤厂的应用赵海峰1，张立海2，杨龙顺2(1.内蒙古银宏能源开发有限公司 泊江海子矿;2.淮矿芬雷选煤工程技术(北京)有限责任公司 东胜区分公司，内蒙古 鄂尔多斯017000)摘要:泊江海子矿为实现汽车装车和火车装车同时进行，对产品仓下转运带式输送机进行升级改造，结合现场实际采用了 STYB4505.012501600(660)三相永磁同步电动滚筒代替原传统的驱动装置，取得了良好的效果。关键词:三相永磁同步电动滚筒;带式输送机;驱动方式中图分类号:TD528.1文献标识码:A文章编号:1005-8397(2023)02-0036-03Application of permanent magnet synchronous electric rollerin coal preparation plant ofBojiang Haizi MineZHAO Haifeng1，ZHANG Lihai2，YANG Longshun2(1.Bojiang Haizi Mine，Inner Mongolia Yinhong Energy Development Co.，LTD.;2.Huaikuang Fenlei Coal Preparation Engineering Technology(Beijing)Co.，LTD.Dongsheng Division，Ordos，Inner Mongolia 017000，China)Abstract:In order to realize the simultaneous loading of automobile and train in Bojiang Haizi Mine，upgrading and transforming thebelt conveyor under the product warehouse was carried out.Combined with the field practice，STYB4505.012501600(660)threephase permanent magnet synchronous electric roller was used to replace the traditional driving device，and good results wereachievedKeywords:threephase permanent magnet synchronous electric roller;belt conveyor;driving mode收稿日期:2022-05-05DOI:10.16200/ki.112627/td.2023.02.010作者简介:赵海峰(1981)，男，陕西延安人，2005 年毕业于西安科技大学电控学院自动化专业，工学学士，内蒙古银宏能源开发有限公司煤质运销科副科长，高级工程师。引用格式:赵海峰，张立海，杨龙顺 永磁同步电动滚筒在泊江海子矿选煤厂的应用 J 煤炭加工与综合利用，2023(2):3638泊江海子矿选煤厂装车系统由汽车装车和火车装车两部分组成，其中汽车装车系统设计能力1 500 t/h，火车装车系统设计能力为 5 000 t/h，但是产品仓下装车配煤带式输送机 7072、7073设计能力仅为 2 500 t/h，无法满足 2 个系统同时装车。因此，泊江海子矿对 7072、7073 带式输送机进行升级改造，采用 STYB4505.012501600(660)三相永磁同步电动滚筒代替传统的驱动方式，将 7072、7073 带式输送机提升至 4 500t/h，改造后实现了火车和汽车同时装车的要求。1三相永磁同步电动滚筒的结构与工作原理1.1三相永磁同步电动滚筒组成主要由定子总成、外转子总成、轴承、接线盒、安装座组成。(1)定子总成:铸焊一体定子筒体+武钢硅钢片+分布式绕组技术+扁铜线+聚乙酰胺膜/云母带/聚乙酰胺膜三重绝缘+真空寖漆，如图 1 所示。图 1定子总成63煤炭加工与综合利用CAL POCESSING COMPEHENSIVE UTILIZATIONNo.2，2023(2)外转子总成:铸焊一体外转子筒体+UH40 永磁体片+独立卡槽/粘贴/螺丝紧固+绝缘漆涂层，如图 2 所示。图 2外转子总成1.2三相永磁同步电动滚筒的工作原理采用 O 外转子直驱电机技术，工业智能滚筒轴固定不动，相当于电机的定子部分，定子铁芯由硅钢片叠加固定在轴上，其中嵌入定子绕组，当定子绕组通过三相对称交流电，能产生旋转磁场;滚筒筒面相当于电机的转子部分，转子由硅钢片叠加固定于筒的内表面上，内嵌入 UH级钕铁硼永磁体，将产生永久的静止磁场，当通入对称三相交流电后，电机工作，即滚筒工作。2三相永磁同步电动滚筒的优势与传统电机、减速机的驱动方式相比较，三相永磁同步电动滚筒具备以下优势:(1)传动结构优化，节约空间。主要体现在将永磁同步技术直接应用到驱动中，做成外转子滚筒，简单道理就是外壳转动的电动机，将复杂的传动结构取消掉，无机械传动部件，空间节约75%以上。(2)维护维修成本降低。驱动部结构简单，只有驱动器+滚筒的结构，改变了传统的电动机、耦合器+减速器、驱动滚筒三位一体的布置方式，后期维护仅需对永磁同步电动滚筒轴承进行油脂润滑，减少了原系统 75%的维护量、维护材料投入和检修维护中的安全隐患。(3)高效节能。无传动环节，直接驱动胶带，传动效率为 100%，较“异步电机+联轴器+减速机+液力耦合器+滚筒”系统传动提高了 22%左右，能够大幅度提高系统效率，能耗比传统驱动方式降低 20%30%。(4)提高设备的输送效率。停机后无需卸料，可满足系统满载下一键启动(恒转矩，过载能力强等特性)。(5)改善输送机周边环境，低噪音，低震动。(6)结构简单故障率低，保障输送机系统安全可靠生产，提高输送系统效率。3项目改造情况2021 年 6 月份，泊江海子矿对产品仓下7072、7073 带式输送机进行改造，拆除包括三相异步电动机、减速机、耦合器及胶带滚筒，并对原有的基础进行改造加固，重新调整安装尺寸，完成了三相永磁同步电动滚筒的改造安装;将配套的冷却装置安装在滚筒附近，改造简单便捷。三相永磁同步电动滚筒将传统的电动机、减速机、联轴节、驱动滚筒整合组成一个驱动组，大大减小了布置空间，简化了连接方式，具有极大的节能优势和经济价值。图 3 为改造前、后驱动系统结构示意，表 1 为三相永磁同步电动滚筒技术参数。图 3改造前、后驱动系统结构示意4设备运行情况改造前后及设备负载和空载运行记录见表 2表 4。电动滚筒负载运行 2 h 后，转速、输出电压、输出电流、振动、噪声等指标均满足机电设备运行要求。在负载运行中，变频器给定频率为8 Hz 对应的带速为 3 m/s，能够满足输送带正常装车的需求。通过改造前与改造后的电流对比，等效电流由 158 A 降低到了 107 A，降低了 50 A 左右，能耗降低了 31%左右。732023 年第 2 期赵海峰，等:永磁同步电动滚筒在泊江海子矿选煤厂的应用表 1三相永磁同步电动滚筒技术参数(型号 STYB4505.012501600(660)项目参数项目参数项目参数额定功率/kW450额定电压/V660额定电流/A660功率因数0.97额定效率/%96.3工作制S1额定频率/Hz15.3额定转速/(rmin1)76.5额定带速/(ms1)5.0冷却方式水冷防护等级IP55处理能力/(th1)4 500表 2改造前设备负载运行数据日期电动机频率/Hz输出电压/kV输出电流/A折算 660V输出电流/A0620501010.11530621501010.61600622501010.61600623501010.51590624501010.81630625501010.4157表 3设备空载运行数据日期电动机频率/Hz输出电压/V输出电流/A定子温度/A 相B 相C 相072086558433343307218672833435330722864985343434072386678235353407248663893333340725865480353333表 4改造后设备负载运行数据日期电动机频率/Hz输出电压/V输出电流/A定子温度/A 相B 相C 相0720865710733343307218675106343533072286531063434340723866910835353407248667105333334072586581073533335设备改造效益分析项目改造完成后，投运近 1 个月，设备运行稳定，节能、降噪明显，取得了“一次投入，长期受益”的效果。良好的使用效果带来了较好的经济效益及社会效益。(1)三相永磁同步电动滚筒使用能耗降低30%左右，按每年生产 330 d，每天 16 h 计算，全年节约电能=21581633030%=500544kWh(2 台等效功率16h330d30%节能)，按1.5 元/(kWh)计算，全年节约电费 75 万元。(2)三相永磁同步电动滚筒简化了带式输送机的驱动系统，直接省去了减速机、高压电机、耦合器等装置，每年节省高压电机、减速机、液压联轴节的维护费用约 3 万元。6结语三相永磁同步电动滚筒投入使用后，运行稳定可靠，满足了选煤厂汽车与火车同时装车的需求，由于高效节能免维护等特点，有效地降低了设备维护成本及工人劳动强度，不仅为企业带来很好的经济效益，而且符合国家节能降耗、绿色发展的政策要求。参考文献 1钱松 隔爆型永磁电动滚筒整体结构分析 J 电气防爆，2020(04):1416 2颜景高，黄世宁 永磁电动滚筒在东怀煤矿的应用 J企业科技与发展 2021(6):9293，96 3庞飞 永磁同步电动滚筒在矿用带式输送机的应用 J 能源与节能，2017(6):2021 4梅洛明，片亨范，梅浩东，等 低速直驱永磁电动滚筒:中国，CN210807033U P 2020 0619 5赵士刚 永磁电动滚筒在煤矿带式输送机升级改造中的应用 J 华东科技(综合)(8):1 6李炳才，刘静 永磁同步电动滚筒在梁北选煤厂的应用 J 煤炭工程，2019，51(02):7375 7王海亮 永磁同步电动滚筒在下运式带式输送机中的应用 J 煤矿机电，2019，40(4):112114 8王小丽，张春花，李炳才 永磁同步变频电动滚筒在选煤厂带式输送机上的应用 J 煤炭加工与综合利用，2018(5):3435 9孙艳军 永磁直驱带式输送机电动滚筒的设计及应用 J 煤矿机电，2018，41(4)，3032 10尹梦哲 永磁同步变频电动滚筒在主煤流系统带式输送机上的应用 J 湖北农机化，2021(18):12412583煤炭加工与综合利用2023 年第 2 期