永磁电机在骨料制砂机改造中的应用.pdf

2023.No.8-69-1制砂机电机配置及电机参数我公司有两台SV10D R400立轴式破碎制砂机117CR17和127CR17，每台制砂机配置两台YXVF-315L2-4-D 200 kW变频调速电机通过皮带轮连接驱动，分别由两台ACS580-01-430A-4变频器控制各电机转速与转矩协同运行。立轴式破碎制砂机由板式给料机喂料，通过调节板式给料机的速度来控制破碎机负荷大小。立轴式破碎机电机配置如图1所示，电机参数见表1。缓冲仓117H013储量：120 t板式给料机117FV16板式给料机127FV16117CR17制砂机127CR17制砂机驱动电机驱动电机驱动电机驱动电机117CR17MT10117CR17MT20127CR17MT10127CR17MT20去127SB18成品筛去117SB18成品筛图1立轴式破碎制砂机电机配置2存在问题及原因分析一般情况下，型号为315L的4极电机最大功率200 kW，输出轴轴径95 mm。工厂的制砂机配置的电机虽然功率是200 kW，但轴径为110 mm，属于特制电机。电机由变频器驱动，但电机离变频器较远，变频器到电机之间的电缆长度约250 m。骨料两台制砂机自2019年1月26日投运以来，一直存在运行温度高的问题。设备在不超过额定负荷（200 kW/355 A）的情况下稳定运行4 h后，绕组温度一般在110125；有时操作控制若未能及时调整，绕组温度会达到高高跳停值（130）；轴承温度一般在6080，有时轴承温度会达到高高跳停值（85）。立轴破碎电机为V5型立式安装，设备停机后，冷却风机停止转动，电机内部积累的热量还会持续向上部散发，在设备停机后还存在电机绕组温度及轴承温度继续升高的现象，导致轴承尾端温度持续升高，有时温度升高十多度后才缓慢地降下来。有一次电机正常停机后其内部热量没有散发出来，导致电机绕组烧毁。后来不得不更改控制程序，电机停止运行后冷却风机延时30 min停机，避免电机产生的热量没有及时散发出去而烧毁电机。表1电机参数项目参数项目参数电机型号YXVF315L2-4-D额定功率/kW200额定电压/V380额定电流/A355转矩/（N m）1 286防护等级IP55绝缘等级F功率因数0.9效率/%95.1接线方式安装方式V5电机重量/kg1 170轴承型号D端NU322，非D端6319-F恒转矩/恒功率550 Hz/5075 Hz 注：端盖处有预留轴承注油孔；特轴轴径为110 mm；配有PT100热电阻，测量绕组及轴承温度。针对电机温度高的问题，我公司曾开过专题会议，咨询过变频器及电机厂家。得出的结论为：（1）电机与变频器之间的电缆过长，高次谐波大会造成电机温度高；（2）电机制造工艺方面也有可能存在缺陷；（3）电机能力配置不足，功率偏小（电机长期工作在额定电流附近）；（4）生产操作控制不合理。针对高次谐波问题，工厂在变频器厂家的建议下，将变频器输出电抗器更换成原厂专用电抗器，但问题没有解决。因此，不得不专门在外部增置一套永磁电机在骨料制砂机改造中的应用刘信超，杜元甫（四川双马宜宾水泥制造有限公司，四川宜宾644599）摘要：立式破碎制砂机温度高导致线圈损坏故障频发，将电机更换为TYCP-315L2-4-D永磁同步电机后既解决了电机温升问题，又达到了节能的目的，机制砂产量提高了30%40%。关键词：永磁电机；机制砂；绕组温度中图分类号：TQ172.611文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）08-0069-03DOI：10.13739/11-1899/tq.2023.08.022-70-2023.No.818.5 kW风机系统，通过引风管将风引至两台电机的正上方位置，对电机进行直吹强冷。增设冷却风机后，电机温升较高的问题有一定缓解，但增加了外部风机系统的能耗和维护成本，且立轴破碎电机自身发热问题也并未得到真正解决。为了避免电机损坏，还加大了立轴破碎电机的预防性维护力度，定期（每半年）安排对四台电机接线盒接线检查紧固及电机引出线检查。同时要求生产操作控制板式给料机及立轴破碎电机转速均不得超过1 400 r/min，电流不得超过345 A，确保电机绕组温度控制在125 以下。如果电机温度上升过快，还需进一步降低给料机及破碎机转速，减速减料减产运行。尽管采取了上述措施，但还是存在因调整不及时而导致的电机温度高跳停故障。这种情况会严重影响生产。电机因长期高温运行，定子绕组绝缘老化加速。在不到两年的运行时间内，多次发生因温度高造成的电机绕组烧坏、引出线断裂及转轴断裂等事故。设备存在严重安全隐患，长期带病运行，不但会增加能耗，还会增加维护难度和维修成本，严重影响正常生产。3改造方案公司为了解决设备隐患，与多家电机厂家进行沟通交流，寻找解决方案。由于永磁电机具有高效节能及温升小等优点，最终决定采用永磁同步电机更换现有电机，并将电机功率提高为220 kW。改造预期目标：（1）降低电机的温度，永磁同步电动机的温升可下降815，参照中控画面显示的温度或现场温度巡检仪显示的温度，在环境温度为40 以下、运行电流在额定电流90%95%时，连续稳定运行4 h，电机绕组温度不超过115，减少设备安全隐患，降低电机损坏的风险。（2）如果电机温度不高，可以减少预防性维护频次，提高长期运行的可靠性，降低系统的运行成本及维护成本。（3）整个系统效率提升，原异步电机的效率为95.1%，永磁同步电动机的效率高于96%，电机功率因数更高，可达0.95，原电机的功率因数为0.9。（4）根据永磁同步电机的固有特性，相比于交流异步电机而言，有较大的节能降耗空间，综合节能比例可达5%8%，预计一年左右可收回投资成本。工厂决定选用117CR17制砂机做试验，将其电机改为永磁同步驱动电机，针对现有立轴式破碎制砂机电机安装尺寸及变频器特性设计永磁同步电机。根据现场情况，采用内置磁缸式电机，其设计参数见表2。表2内置磁缸式电机设计参数项目参数项目参数电机型号TYCP-315L2-4 额定功率/kW220额定电压/V380额定电流/A364转矩/（N m）1 400.7防护等级IP55热分级155（F）功率因数0.95效率/%96.7接线方式YS1安装方式V5电机重量/kg1 200同步转速/（r/min）1 500冷却方式IC416轴承型号D端NU322，非D端6319-F恒转矩/恒功率350 Hz/5060 Hz注：端盖处有预留轴承注油孔；特轴轴径为110 mm；配有PT100热电阻，测量绕组及轴承温度；标准编号：GB/T 7552019，使用环境海拔不超过1 000 m。4效果利用骨料系统春节检修期间更换电机。2022年2月14日，1#立轴式破碎制砂机电机运抵工厂，在当天安装完成并调试成功，投入运行。图2是2022年7月1517日的电机绕组温度曲线。从图2可以看出，即使在温度最高的7月份，永磁电机绕组温度在没有强冷风机的情况下也没有超过100。图2永磁电机绕组温度曲线图3是2022年1月1日至3月17日1#制砂机及板式给料机速度不变的电流曲线对比。由图3可见，在负荷不变的情况下，以前的异步电机运行电流约320 A左右，安装永磁电机后基本运行在280 A以下。从图4中两台永磁同步电机的速度及电流跟随运行稳定情况来看，运行稳定。改为永磁电机后，取消了外加的18.5 kW的强制冷却风机后，电机绕组温升能达到预期目标，电机运行温度降低。预防性维护频次也由原来的半年一次检查电机接线及绕组改为每运行1 0001 500 h在不停机的情况下更换润滑油。2023.No.8-71-0引言水泥企业对现场生产的操作、监视控制大多都采用DCS控制系统。DCS系统控制全生产线的设备，一旦DCS系统出现故障，轻则影响产品质量，重则导致整条生产线停产，甚至导致安全事故。UPS装置是为DCS控制系统提供电源的重要设备，虽然UPS装置占建设总投资比例很小，但它可向DCS系统提供安全可靠、高质量的电源，对确保企业生产的安全、稳定、连续、可靠运行起着至关重要的作用。近年来，UPS装置故障导致的生产停机事故时有发生，给企业带来了不必要的经济损失和不良影响。提高UPS供电的可靠性，减少和避免UPS供电系统发生故障，需要从设计、维护等方面综合考虑。1UPS的运行情况我公司在最初设计生产线时选用UPS为工频机，主要选型是单相输入单相输出、容量为6 kVA、额定功率为4.8 kW，或三相输入单相输出、容量为15 kVA、额定功率为12 kW的UPS，配套进口免维护电池，均采用单UPS供电方式。十余年来，建厂时的工频机逐步损坏，替换为容量6 kVA、额定功率5.4 kW，或容量15 kVA、额定功率13.5 kW的高频机，配套国产电池。2维保经验我们在多年的UPS电源选型和维护工作中，总水泥厂DCS系统UPS电源选型及维保经验总结夏威（山东泉兴能源集团有限公司，山东枣庄277000）摘要：本文介绍了水泥生产线DCS系统使用的UPS电源的现状及存在的问题，并根据维保经验，对UPS电源选型、供电回路设计、检修维护、蓄电池管理等提出具体解决方案，提高系统运行可靠性。关键词：UPS；蓄电池；可靠性中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）08-0071-02DOI：10.13739/11-1899/tq.2023.08.023图3制砂机及板式给料机电流曲线对比图4永磁同步电机的速度及电流电机改为永磁同步电机后，经过生产部门的反复摸索，将板式给料机电机转速提高到1 450 r/min，立轴式破碎机电机转速提高到1 480 r/min，电机长期运行电流为330 A左右，电机运行稳定，温度无明显上升，机制砂产量提高了30%40%。根据综合计算，采用永磁同步电机后，每年减少由于电机损坏等产生的维修费用及节约电费、提高产量带来的效益之和远大于电机采购价格，在一年之内能够收回投资成本，且电机运行稳定，满足生产需求。5结束语本次改造达到提高设备运行性能、减少设备故障及节能的目的，同时又提高了生产效率，改造成功。于2022年11月中旬，又将127CR17制砂机也改为永磁同步电机驱动。（编辑张迪）欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋欋