El molino de carbón barrido por aire es el equipo clave para la molienda de materiales. El dispositivo de transmisión es la parte motriz del molino y sus características afectan directamente la estabilidad de la operación del molino y el consumo de energía del molino. El modo de accionamiento tradicional de un molino de carbón barrido por aire es motor asíncrono tradicional + reductor + accionamiento lento, lo que genera problemas como una cadena de transmisión mecánica larga, baja eficiencia, mecanismo complejo y una gran carga de trabajo de operación y mantenimiento en el sistema. A medida que el país plantea mayores requisitos para el ahorro de energía y la reducción de emisiones, mejorar la eficiencia operativa del sistema de accionamiento del molino se ha convertido en la clave para el ahorro de energía. Por lo tanto, mejorar la eficiencia operativa y el factor de potencia operativa del propio motor, reducir el consumo de energía reactiva y la pérdida de línea, reduciendo así el consumo de energía del molino, es una dirección para el ahorro de energía del molino. El uso de un motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable para reducir la pérdida de energía en el proceso de transmisión del par es un medio importante para lograr el ahorro de energía en el molino de bolas seco.

1 Principio de funcionamiento del sistema de transmisión del molino de carbón barrido por aire y del sistema de molienda

Como equipo de baja velocidad, carga pesada y velocidad constante, el molino de carbón barrido por aire necesita superar la pérdida por desgaste del sistema de transmisión y el par efectivo generado por el cuerpo triturador desplazado en el eje de transmisión. La fuerza de impacto aplastante del cuerpo de molienda sobre el material en el molino hace que el molino funcione acompañado de vibración e impacto, y las características continuas del trabajo de molienda en seco requieren que el sistema de accionamiento del molino tenga una alta confiabilidad y una baja tasa de fallas, y el funcionamiento La tasa debe ser tan alta como superior a 95.

1.1 Principio de funcionamiento del sistema de transmisión.

El molino de carbón tradicional por barrido de aire se compone principalmente de un cuerpo de molino, una parte de transmisión de engranajes, un reductor final, un dispositivo de accionamiento lento y un motor asíncrono. La estructura se muestra en la Figura 1. Cuando el molino de carbón barrido por aire está funcionando, el motor asíncrono transmite la potencia al piñón de la parte de transmisión de engranajes a través del reductor principal y, a través del engrane de los engranajes grandes y pequeños, los grandes El anillo montado en la parte giratoria del molino impulsa el molino para realizar el molino. Cuando se instala o revisa el molino, el motor asíncrono detiene el suministro de energía y el motor en el dispositivo de accionamiento lento transmite la potencia a los engranajes grandes y pequeños de la parte de transmisión de engranajes a través del reductor final y el anillo de engranaje grande montado en la parte giratoria del molino. El anillo impulsa el molino para realizar la rotación lenta del molino.

Figura 1 Diagrama esquemático del sistema de transmisión de un molino de carbón tradicional de barrido por aire.

1. Cuerpo del molino 2. Parte de transmisión de engranajes 3. Reductor principal 4. Dispositivo de accionamiento lento 5. Motor asíncrono

Debido a la compleja composición del sistema de transmisión del molino de carbón barrido por aire, que incluye motores asíncronos, reductores de dos o tres etapas y dispositivos de accionamiento de baja velocidad, así como acoplamientos de baja velocidad, acoplamientos de alta velocidad, engranajes helicoidales. embragues, etc., la eficiencia general de la transmisión es baja. Cualquier problema en un enlace hará que el molino no funcione normalmente.

1.2 Principio de funcionamiento del sistema de molienda

La estructura del sistema de molienda del molino de carbón barrido por aire se muestra en la Figura 2. Las materias primas (acompañadas de aire caliente a aproximadamente 280 ℃) se envían al dispositivo de alimentación del molino mediante el equipo de alimentación y se introducen rápidamente en el cámara de secado de la parte giratoria del molino a través del canal de alimentación y la espiral. Hay una placa de elevación en el interior que contiene una cierta cantidad de materiales húmedos que se secan mediante un intenso intercambio de calor aquí y luego ingresan a la cámara de molienda a través del compartimiento central y, junto con el medio de molienda de bolas de acero, son impactados, triturados y triturados continuamente. o se pulveriza bajo la acción del revestimiento con elevación y molienda y finalmente molienda hasta obtener carbón en polvo, y luego el ventilador de tiro inducido especial se saca del molino a través del dispositivo de descarga para ingresar al siguiente proceso.

Fig. 2 Diagrama esquemático de la estructura del sistema de molienda del molino de carbón barrido por aire.

1. Dispositivo de transmisión 2. Dispositivo de descarga 3. Cojinete principal 4. Parte de transmisión de engranajes 5. Parte giratoria 6. Cojinete de zapata deslizante en el extremo de alimentación 7. Dispositivo de alimentación

2 Principios de los motores asíncronos y de los motores de imanes permanentes.

2.1 Motor asíncrono

El campo magnético de excitación del motor asíncrono es proporcionado por el devanado del estator, y la corriente de excitación se utiliza para generar el campo magnético del entrehierro, de modo que el devanado del rotor del motor forma una corriente inducida, generando así un campo magnético inducido, impulsando el rotor. para girar, y la velocidad del rotor es inconsistente con la velocidad del campo magnético giratorio. Dado que el campo magnético de excitación lo proporciona el devanado del estator, es necesario utilizar devanados distribuidos de corta distancia para garantizar el grado sinusoidal del campo magnético de excitación, como se muestra en la Figura 3, es difícil fabricar cables multipolares de baja velocidad. . Por lo tanto, el método de motor de inducción + desaceleración mecánica se utiliza a menudo para lograr un funcionamiento a baja velocidad.

Figura 3 Devanado distribuido del motor asíncrono

El motor asíncrono solo se utiliza como dispositivo electromecánico de conversión de energía en el sistema de transmisión de equipos mecánicos para proporcionar la potencia requerida por el sistema, lo que hace que el sistema tenga problemas como una cadena de transmisión mecánica larga, baja eficiencia, mecanismo complejo y operación pesada. y carga de trabajo de mantenimiento. Para cumplir con los requisitos de conducción de la carga máxima de equipos mecánicos, a menudo se seleccionan motores asíncronos con una potencia nominal relativamente grande, y los motores asíncronos necesitan una parte de la potencia para generar un campo magnético para mantener el funcionamiento normal del motor, lo que resulta en la tasa de carga de la mayoría de los motores entre 60% y 80%. Como se muestra en la Figura 4, la eficiencia y el factor de potencia son bajos y el consumo de energía es alto.

Fig.4 Curva de relación entre la eficiencia del motor asíncrono, el factor de potencia y la tasa de carga 2.2 Motor de accionamiento directo de imán permanente

2.2 Motor de accionamiento directo de imán permanente

Los motores de imanes permanentes utilizan polos magnéticos permanentes en lugar de polos excitados por corriente. El acero magnético se coloca en el rotor, que puede generar un campo magnético sin introducir corriente. Durante el funcionamiento, el rotor y el campo magnético giratorio giran sincrónicamente con la ayuda del campo magnético giratorio generado por los imanes permanentes. Los motores de accionamiento directo de imán permanente no requieren corriente de excitación reactiva, pueden mejorar significativamente la eficiencia y el factor de potencia, reducir la corriente y la pérdida del estator y no tienen pérdida de resistencia del rotor durante el funcionamiento estable, lo que reduce la pérdida total y la pérdida por fricción del ventilador y el viento correspondiente. En comparación con los motores asíncronos, los motores de imán permanente tienen una estructura de rotor más simple, sin devanados de excitación, menos pérdida de cobre en el rotor y su factor de potencia se puede aumentar entre un 10% y un 15% en comparación con los motores asíncronos de la misma especificación, como se muestra en la Figura 5. .

Fig.5 Curva de relación entre la eficiencia del motor síncrono de imán permanente, el factor de potencia y la tasa de carga

Aunque la sustitución de motores asíncronos por motores de imanes permanentes mejora el nivel de eficiencia energética de los motores, todavía no resuelve el problema de las largas cadenas de transmisión de grandes equipos mecánicos debido al reemplazo de velocidad constante. El campo magnético de excitación del motor de imán permanente de tierras raras lo proporciona el rotor, y el propósito del diseño del motor de imán permanente multipolar de baja velocidad se puede lograr utilizando el devanado concentrado de la ranura fraccionaria verdadera. Mediante el diseño de integración electromecánica del motor y la estructura mecánica, se anulan total o parcialmente los eslabones intermedios de transmisión de potencia. Convertido en una solución de accionamiento directo con imán permanente, que puede satisfacer directamente la demanda de la carga, eliminando así la necesidad de un dispositivo reductor.

Motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de 3 frecuencias

3.1 Principio de funcionamiento de la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia

La regulación de velocidad por conversión de frecuencia se refiere a cambiar la frecuencia y el voltaje del motor en proporción para lograr el propósito de regular la velocidad del motor principal del molino. Tiene muchas ventajas, como un amplio rango de regulación de velocidad, precisión de regulación de alta velocidad y alta eficiencia operativa. El convertidor de frecuencia es el dispositivo principal para la conversión de frecuencia y la regulación de velocidad del motor. Está compuesto por un rectificador, un enlace de CC intermedio, un inversor de potencia y un controlador. Convierte el voltaje y la frecuencia constantes de CA proporcionados por la red en un nuevo voltaje y frecuencia. , y conectado al devanado del estator del motor para realizar la regulación continua de velocidad del motor de CA.

3.2 Influencia del motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable en un accionamiento lento

El dispositivo de accionamiento de baja velocidad del molino de carbón barrido por aire está compuesto por un motor de freno, un reductor de accionamiento lento y un embrague, y se utiliza principalmente para la instalación y mantenimiento del molino. Al instalar y reemplazar componentes del molino y revisar el interior del molino, el cilindro del molino se puede hacer funcionar a una velocidad baja de 0.1-0.2 r/min. El molino que utiliza el motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia puede funcionar de manera estable a la baja frecuencia del convertidor de frecuencia, lo que satisface las necesidades de instalación y mantenimiento del molino. Además, también se puede realizar el control de avance lento del molino y la posición del cilindro del molino se puede posicionar con precisión ingresando el arco de rotación del molino. El motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable puede reemplazar completamente el dispositivo de accionamiento lento, reducir la inversión en equipos y reducir el impacto mecánico de los engranajes grandes y pequeños arrastrados por el accionamiento lento.

3.3 Sistema de frenos

Para evitar posibles riesgos de seguridad, es necesario agregar un sistema de frenado al sistema de accionamiento del motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable. Su función principal es proporcionar frenado al molino a plena carga durante el mantenimiento del molino o el reemplazo del revestimiento para garantizar la seguridad del personal; Cuando falla el sistema de lubricación del molino, el convertidor de frecuencia, el motor, etc., o falla la línea de producción, puede proporcionar un frenado completo para el molino a plena carga que funciona a alta velocidad para evitar daños al cojinete de la zapata deslizante o al cojinete principal del molino.

3.4 Ventajas del motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia

El motor asíncrono tradicional + convertidor de frecuencia no puede quitar el reductor y su estación de aceite auxiliar, el trabajo de mantenimiento posterior no se ha reducido y el problema de la pérdida de eficiencia de la transmisión del sistema de transmisión no se ha resuelto; El motor asíncrono original es un motor de frecuencia no variable y es probable que el funcionamiento de frecuencia variable a largo plazo provoque líneas de estator. A medida que aumenta la temperatura de la varilla, el aislamiento del alambrón envejece más rápido. El motor de accionamiento directo de imán permanente puede funcionar por debajo de la frecuencia nominal, tiene las características de par constante y par de arranque grande, puede combinarse mejor con un convertidor de frecuencia y es adecuado para las condiciones de trabajo de los molinos de bolas. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 7, reemplace el motor asíncrono, el reductor principal, la estación de aceite del reductor principal, el reductor de transmisión auxiliar, el motor reductor y el gabinete/arrancador de resistencia al agua con un motor de accionamiento directo de imán permanente de alto torque y baja velocidad + gabinetes de convertidor de frecuencia. , alimentadores y otros equipos pueden optimizar la estructura, reducir los costos de adquisición, reducir los puntos de falla del equipo, mejorar la eficiencia de la transmisión y reducir el consumo de energía. Al mismo tiempo, se puede diseñar directamente como una estructura a prueba de explosiones de polvo, y el diseño a prueba de explosiones cumple con los requisitos eléctricos a prueba de explosiones del entorno de preparación de polvo de carbón, con una estructura simple y una gran estabilidad.

Fig. 7 Diagrama esquemático de la estructura del molino que adopta un motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia.

1. Cuerpo del molino 2. Parte de transmisión de engranajes 3. Motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia

4 Aplicar efectos

El molino de carbón barrido por aire de φ3.80 m×7.75 m+3.5 m configurado en una línea de producción de cemento tiene un sistema de transmisión equipado con un motor asíncrono tradicional, reductor final, dispositivo de accionamiento lento, freno, acoplamiento de alta velocidad, baja velocidad. Acoplamiento, embrague, etc., utilice resistencia al agua para arrancar. Sus principales parámetros del motor se enumeran en la Tabla 1. Se utilizan bolas de acero como medio de molienda, la tasa de llenado es del 23.5%, la capacidad de carga es de 86 t, la producción es de 37.4 t/h, la corriente de funcionamiento es de 125.6 A, el voltaje es de 6000 V y el consumo de energía del molino es de 29.6 kW·h/t.

Tabla 1 Parámetros del motor asíncrono

Otra línea de producción de cemento está equipada con un molino de carbón barrido por aire de φ3.80 m×7.75 m+3.5 m con una velocidad de rotación de 16.7 r/min y una capacidad de producción diseñada de >42 t/h. mm, pasó el 95% y el contenido de humedad total del material de molienda es del 9% al 14%.

El molino de carbón barrido por aire está equipado con un sistema de frecuencia variable. motor de accionamiento directo de imán permanente, que adopta un modo de convertidor de frecuencia + motor de accionamiento directo de imán permanente de alto par y baja velocidad, y la estructura del dispositivo de transmisión es simple. El motor adopta una estructura a prueba de explosión de polvo. El eje del piñón del molino está conectado a la cabeza del eje del motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable a través de un acoplamiento de diafragma. Al mismo tiempo, se agrega un sistema de frenado para lograr un control de seguridad, como se muestra en la Figura 8.

Figura 8 Molino de carbón barrido por aire para línea de producción de cemento

El molino de carbón barrido por aire utiliza bolas de acero como medio de molienda, la tasa de llenado es del 23.5%, la capacidad de carga es de 86 t, la producción es de 45.2 t/h, el tamaño de partícula del producto terminado es de 80 µm y el residuo del tamiz es ≤ 3%. Los parámetros del motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia se enumeran en la Tabla 2. En funcionamiento real, la frecuencia de funcionamiento es de 44 Hz, el voltaje de funcionamiento es de 9360 V, la corriente de funcionamiento es de 76.7 A y el consumo de energía del molino es 25.3 kWh/t.

Tabla 2 Parámetros del motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable

La comparación del sistema de transmisión del molino de carbón barrido por aire de las dos líneas de producción de cemento anteriores se enumera en la Tabla 3. En comparación con el motor asíncrono tradicional, el factor de potencia y la eficiencia del sistema del motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable han sido ha mejorado significativamente y el consumo de energía de una sola máquina también se ha reducido hasta cierto punto. Al mismo tiempo, la configuración del sistema de transmisión del molino es más simple, reemplazando la estructura compleja tradicional, reduciendo el volumen del sistema de transmisión, el área de la planta y la calidad de los equipos, reduciendo el consumo de materia prima y los costos de adquisición. y reducir los puntos de falla y los costos de mantenimiento del sistema, mejorar la eficiencia y confiabilidad de la transmisión.

Tabla 3 Comparación de dos eficiencias de conducción

El molino de carbón barrido por aire que utiliza el motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia se encuentra en buenas condiciones en el campo, con un rendimiento estable y ha estado funcionando de manera continua y segura, y todos los indicadores técnicos han alcanzado los requisitos de diseño.

Conclusión 5

El motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia integra el motor de imán permanente y la carga mecánica, cambia el modo de transmisión del equipo mecánico, elimina varios enlaces de transmisión y simplifica enormemente la cadena de transmisión del equipo mecánico;

(1) El motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable simplifica el sistema de transmisión del molino, reduce el costo de compra, reduce el volumen del sistema de transmisión, la superficie del taller y la calidad del equipo, reduce el consumo. de materias primas y mejora la eficiencia de transmisión. Ahorra el consumo de energía de una sola máquina del molino y se puede convertir directamente en una estructura a prueba de explosiones de polvo con gran estabilidad;

(2) El motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable puede satisfacer las necesidades de instalación y mantenimiento del molino y realizar el control de avance lento del molino, que puede reemplazar completamente el dispositivo de accionamiento lento;

(3) El molino que adopta un motor de accionamiento directo de imán permanente de conversión de frecuencia puede ahorrar equipos como el reductor y su estación de aceite afiliada, lo que reduce en gran medida los puntos de falla del equipo y la carga de trabajo de mantenimiento de la máquina;

(4) Es necesario agregar un sistema de frenado al sistema de accionamiento del motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable para mejorar la seguridad y confiabilidad del molino.

(5) La aplicación de una Motor de accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable. en la máquina rectificadora es muy importante para el ahorro de energía y la reducción del consumo de la operación de molienda. Tiene las ventajas de reducir el costo de molienda, mejorar la eficiencia de molienda y reducir el consumo de energía de la máquina rectificadora. Esta aplicación proporciona una nueva idea para el diseño del molino, puede acumular datos y experiencia en el diseño y aplicación de molinos de carbón y formar un estándar unificado, que tiene un efecto de demostración clave para la amplia aplicación del accionamiento directo de imán permanente de frecuencia variable. motores en molinos secos en el futuro.