稀土电机智能调速系统在输煤系统的研究与应用.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 05 日 作者简介:毕懿琳(1989),男,汉族,河南商丘人,本科学历,燃料运行专工,工程师,研究方向为发电厂输煤系统的运维工作。-72-稀土电机智能调速系统在输煤系统的研究与应用 毕懿琳 章通行 浙江浙能绍兴滨海热电有限责任公司,浙江 绍兴 312000 摘要:摘要:能源短缺是人类当前共同面临的世纪性难题。发电厂输煤系统带式输送机的电动机普遍采用异步电机,皮带定速运转。由于传动效率低下,使得输煤系统的电动机大多工作在高能耗、低效率状态,针对输煤系统节能的研究刻不容缓。带式输送机一直处于高速运行模式下,势必会大幅增加胶带、滚筒、托
2、辊等设备的磨损,维护量也会大幅增加。更换异步电机为智能化高效稀土电机,取消液力耦合器、减速机,采用直驱技术,对于节能方面有着明显的效果。同时根据煤量变化实现带式输送机的智能调速,不仅使节能效果更为突出,同时可大幅提高设备使用寿命,降低设备维护量。关键词:关键词:带式输送机;稀土电机;智能调速;节能 中图分类号:中图分类号:TM302 0 引言 带式输送机广泛应用于电力、冶金、煤矿等行业,在发电行业输煤系统尤为常见。现有发电行业输煤系统带式输送机驱动系统普遍由异步电机、液力偶合器、减速机、软启动装置等组成,带式输送机定速运转。实际运行中物料流量波动较大,经常为空载或轻载,很少达到额定流量。大大增
3、加了带式输送机的输送电耗,增加了胶带、托辊、轴承的磨损。稀土电机调速系统具有系统简单、启动力矩大、变速范围广、节能降耗、维护成本低等优点。将带式输送机改由稀土电机智能调速系统驱动后,可以在物料较小时低速运行,可有效避免“大马拉小车”现象,提高带式输送机和转动机械的寿命,降低物料输送单耗,进而达到节能的目的。1 带式输送机实际功率消耗分析 1.1 带式输送机的传动效率 带式输送机在正常运行时,受到电动机本身、液力耦合器、减速机等传动效率的影响,带式输送机的实际功率消耗sP大于其有效功率消耗wP,带式输送机的传动效率对实际功率消耗具有直接的影响,传动效率越高,节能效果越好。1.2 带式输送机的有效
4、功率消耗 滚筒对带式输送机的摩擦力需要克服带式输送机的运行阻力wF。带式输送机运行阻力是其主要阻力hF、附加阻力nF、提升阻力stF和特种阻力sF之和,而带式输送机的附加阻力、提升阻力和特种阻力由设计参数而定,不会随工况变化而变化,则带式输送机运行阻力wF的变化由其主要阻力hF决定,为方便计算引入正比系数1C。wF=1ChF 式中:1C为正比系数;wF为运行阻力;hF为主要阻力。带式输送机的主要阻力hF cos/2ubrurohqqqqfLgF 式中:f为模拟摩擦系数;L为带式输送机的总长度;g为重力加速度;roq为承载分支托辊每米长旋转部分质量;ruq为倾斜阻力回程分支托辊每米长旋转部分质量
5、;bq为每米长输送带的质量;uq为带式输送机的物料流量;为带式输送机的倾斜角;为带式输送机的运行速度。在稳定工况运行时带式输送机的有效功率消耗wP产生于运行阻力和运行速度:w=wF 即:wP=1Ccos2ubruroqqqqfLg 式中,L、roq、ruq、bq、g、1C、由带式输送机的设计参数决定,在正常运行中不会变化,因此带式输送机的有效功率消耗主要取决于带式输送机的物料流量uq以及带式输送机的运行速度。中国科技期刊数据库 工业 A-73-由此可见,提高带式输送机的传动效率C,同时在带式输送机的物料流量uq较小时,降低带式输送机的运行速度,可有效降低带式输送机的有效功率消耗wP,进而降低带
6、式输送机实际功率消耗sP,达到节能的效果。2 不同类型电机传动效率的对比 2.1 异步电机传动效率 异步电机以其价格便宜、适应各种工业条件等优点,被广泛应用于工业生产各个领域。异步电机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电机转子转速与旋转磁场转速不同,一般是转子转速低于旋转磁场转速不太多,正是因为他们之间的差异使得转子切割了磁力线而受到磁场力的牵引而旋转起来的。由于三相异步电动机的转子与旋转磁场之间,只有保持相对运动才能维持电磁转矩的存在,故其转子的转速总是低于同步转速。但是实际使用中存在无功励磁电流,功率因
7、数小,定子电流和定子电阻损耗大等缺点。同时在发电行业输煤系统中,异步电机需要配合液力耦合器、减速机、联轴器等共同组成带式输送机的传动系统,进而导致了异步电机在发电行业输煤系统的应用中,传动效率普遍较低。2.2 稀土电机传动效率 稀土电机采用永磁体励磁,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。同时,稀土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的,这种特性使得稀土电机
8、的应用范围非常广泛。目前我国发电行业输煤系统带式输送机普遍采用异步电机,为了适应带式输送机重载启动的要求,异步电机设计的余量较大,存在“大马拉小车”现象,异步电机的频繁启停会使高压开关的寿命缩短,加大系统的维护量,原有驱动系统还存在液力耦合器、减速机、联轴器等传动环节,导致传动效率低的问题。而稀土电机的传动效率明显优于异步电机,且稀土电机可采用直驱技术,无需复杂的驱动组成,可进一步提高带式输送机的传动效率,在达到节能效果的同时,提高带式输送机相关设备的使用寿命。3 带式输送机的变速运行 3.1 变速逻辑 在输煤系统首级带式输送机安装流量监测装置,以流量检测的流量信号为调速依据,进行带式输送机速
9、度调节的给定。流量监测装置将零至额定流量转变成 4-20ma 模拟量,并将 4-20ma 模拟量接入智能调速系统,智能调速系统输出对应零至额定转速的带式输送机带速,实现首级带式输送机的变速运行。输煤系统其它带式输送机的速度由输煤皮带流程中的上一级速度给定,以此类推,进而实现输煤系统全流程的变速运行。图 1 带式输送机控制系统网络图 3.2 变速运行对带式输送机节能的影响 通过对带式输送机实际功率消耗分析可知,带式输送机的有效功率消耗wP:wP=1Ccos2ubruroqqqqfLg 式中,L、roq、ruq、bq、g、1C、由带式输送机的设计参数决定,在正常运行中不会变化,因此带式输送机的有效
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