智能永磁直驱系统在煤矿皮带机中的应用前景.docx

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Summary:回顾带式输送机驱动系统的发展历程。在电力电子技术不太发达的历史时期,煤矿行业的带式输送机普遍处于小带宽、低运量、短距离的状况。带式输送机的驱动功率普遍较小,输送机通常采用异步电动机+耦合器+减速器组合型式。随着矿井智能化建设的不断推进,不论是限矩型液力偶合器,还是调速型液力偶合器在功率传递上逐渐满足不了现代化矿井生产的需求。此时,随着永磁材料技术的发展,在解决了永磁体退磁后,智能永磁直驱系统应运而生。
Keys:煤矿;皮带机;永磁;电机
引言
随着科学技术的进步和电力电子技术的发展,同时大型现代化矿井的生产需要催生大量长距离、大运量、大带宽带式输送机。不论是限矩型液力偶合
器,还是调速型液力偶合器在功率传递上逐渐满足不了现代化矿井生产的需求。此时,随着永磁材料技术的发展,在解决了永磁体退磁后,智能永磁直驱系统应运而生。永磁同步变频电动机+变频器组合的驱动方式开始逐步投入市场应用。智能永磁直驱系统具有众多的优势,归纳总结下述优点,在选用智能永磁直驱系统时,与传统三相异步电动机所构成的驱动系统相比较,具有下列优势。
1、节能环保,降低设备运行费用
国内煤矿生产模式决定了在带式输送机设计阶段,所选用电机功率等均有较大幅度的富裕。在选用传统异步电动机作为驱动单元时。-。这就决定了异步电动机驱动系统绝大部分时间运行在额定负载的60%左右。负载越低,异步电动机的运行效率越低。
智能永磁直驱系统的高效率、高传动效率、以及高功率因素造就整个驱动系统的节能环保的特性,使得整个驱动系统在运行成本上大为降低,契合国家提出的低碳环保战略。
总结实验检测及实际运行情况。在25%~120%的负载运行下,第一代驱动系统的(电机+耦合器+减速器)传动效率为81%左右,第二代驱动系统(电机
+CST或者电机+减速器+变频器)传动效率为85%左右,而智能永磁直驱系统实测传动效率为94%左右。驱动系统整体传动效率的提高直接降低功率的损耗。以煤矿井下较为常见的2×400kw顺槽输送机为例,在年工作330天,每天16小时工作制情况下,以最简单每度电1元计算,三种系统可见运行费用为520万,496万,449万。智能永磁直驱系统在电费的支出上,比一代系统降低14%。比二代系统降低10%。这仅以装机功率800kW的皮带机为例,在大型矿井不断出现的今天,长距离、大运量皮带机已经十分普遍,输送机总装机功率10000千瓦及以上的情况并不少见,因此采用智能永磁直驱系统所节约的运行成本将相当可观。
2、减少运行维护工作量,降低运行维护成本,提升矿井生产效率
永磁同步变频电动机为直驱方式,彻底减少整个驱动系统的组件,省却中间传动环节,较传统异步电动机驱动省却了减速器(CST)、耦合器等。减少了整个驱动系统运行维护的工作量与维护费用。
从维护成本角度考虑,可以分为两大部分,一部分是维护保养材料成本,一部分是人工成本。智能永磁直驱系统较在驱动上大为简化了传动链,在省却众多部件的维护与保养的同时,智能永磁直驱系统本身所需的保养周期较长,从而很大程度上节约了输送机系统的维护成本。
3、可靠性高,设备运行有效时间长,提升矿井生产效率
从系统组件方面考虑,越长的传动链,系统的故障点就越多,系统的可靠性就相对较差。传统的驱动系统至少也需经过两级传动,因此传动链较长,故障点较多。任何一个故障点都可能造成整个输送带系统的停机。智能永磁直驱系
统采用永磁变频直驱技术,电动机直连滚筒从而减少了中间传动环节,系统简单有效,故障点远少于传动驱动方式,可靠性得到大幅度提高。
在变频永磁同步电动机上,通过不断优化的结构设计,提升产品的性能。在原材料选择上,对标国外高端品牌。为每一台来自于精基的永磁同步电动机提供品质保障。
在专用变频器上,基于ABB变频器核心技术自主集成开发,选用原装进口英飞凌IGBT。为将谐波干扰降到最小,每一台变频器标配输入输出电抗器,以及输入输出滤波器。
在控制系统上,选用高端西门子PLC。同时,考虑水冷装置电机功率小,容易被损坏的特点,控制系统中集成隔离系统,保证水冷系统电源的纯净。
4、高度集成、系统成套,与应用机械间完美配合
带式输送机作为煤矿运输机械,从结构上来说相对简单,但作为系统有其系统的独特特征。整个输送机可分为保护系统、机械系统、控制系统与驱动系统,各系统间相互协调配合才能保证带式输送机的正常运行。智能永磁直驱系统简化了输送机系统的结构,它将输送机的控制系统与驱动系统有机结合。输送机的启制动特性是输送机控制的核心,优秀且合理的启制动曲线能最大限度地保护输送机系统的可靠性及安全性,提升输送机的使用寿命,降低机械及电气冲击。
5、适应性强,降本增效实现矿井快速生产
从传统的驱动方式来看,不论是电机+CST,还是电机+减速器(垂直轴及平行轴)结构,整个驱动系统的外观都较为庞大。用户在使用此类驱动系统时,
需对巷道进行局部修正或驱动硐室开挖。由以往硐室建设统计,单个硐室建设成本约14万元。由于智能永磁直驱系统的特性,相应在前期建设施工等方面能节约了大量资金、人力与时间成本。可大大降低巷道修正及驱动硐室建设费用。
智能永磁直驱系统仅电动机需要进行土建基础建设,相较传统异步电动机驱动装置,土建基础建设工作量大为降低,每套驱动装置土建基础造价约节省5万元。
永磁变频同步电动机为直驱方式,驱动装置安装工作量大为降低,整套驱动装置仅电动机与传动滚筒需进行同轴度安装调整,其余设备无需精确安装。从而节约大量施工时间,提高了带式输送机的安装效率,实现设备快速投入生产应用。
 
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