永磁直驅(qū)技術(shù)應用于選粉機

1.概述

目前選粉機普遍采用變頻異步電動機+齒輪箱驅(qū)動，該驅(qū)動方式的特點是：通過變頻器調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速、軸功率來適應選粉機負載的變化要求。做到了系統(tǒng)節(jié)能，實現(xiàn)了軟啟動，控制方便。但隨著永磁材料應用技術(shù)的發(fā)展，電力傳動技術(shù)又有新的飛躍。

大功率低速永磁電動機的發(fā)明，使得電動機直接驅(qū)動負載，即取消齒輪箱，簡化傳動鏈，提高傳動系統(tǒng)的可靠性得以實現(xiàn)。該系統(tǒng)在船舶動力、煤炭運輸、礦井提升等設(shè)備上得到廣泛應用，為動力傳送技術(shù)帶來革命性變革。

本文以200kW選粉機驅(qū)動系統(tǒng)為例，就此系統(tǒng)使用永磁變頻電動機直接驅(qū)動技術(shù)進行可行性論述。（因參考資料有限，本文中引用數(shù)據(jù)實際數(shù)據(jù)可能有一定誤差）

2.現(xiàn)有傳動系統(tǒng)

1）組成：變頻器+變頻異步電動機+齒輪箱。

2）基本參數(shù)及維護費用

a）基本參數(shù)見表1。

表1 變頻異步電動機和齒輪箱基本參數(shù)

b）維護費用（估算）見表2。

3.永磁變頻直驅(qū)系統(tǒng)

1）組成：變頻器+永磁電動機。

2）基本參數(shù)及維護費用

a）基本參數(shù)見表3。

b）維護費用見表4。

4.兩種驅(qū)動方式對比分析

1） 傳動鏈對比——永磁直驅(qū)簡化了傳動鏈

永磁直驅(qū)方式取消了齒輪箱，省去了中間環(huán)節(jié)，簡化了傳動鏈。

2） 可靠性對比——永磁直驅(qū)系統(tǒng)簡化，無齒直聯(lián)，可靠性得到大大提高。

3） 占用空間及地基對比———相比而言，變頻永磁直驅(qū)系統(tǒng)節(jié)省大量占地面積，空間利用率高。

4） 環(huán)境友好性對比————變頻永磁直驅(qū)系統(tǒng)無液體油，生產(chǎn)現(xiàn)場無環(huán)境污染隱患。

5） 運行維護費用對比

a）運行費用對比：

按工作電流、年工作時間，永磁直驅(qū)方式效率可提高：

（1/92.7%-1×96%/95.7%)=7.56%

按工作系數(shù)0.9計算，節(jié)約功率 ：

200/92.7%×200×96%/95.7%×0.9=13.6（kW）

按每年工作300天，每天工作24h計算：

13.6×24×300=97,920(kW·h)

按每度電0.85元計算：

97,920×0.85=83,232（元）

即每臺（套）每年節(jié)約電能97,920度，節(jié)省運行費用83,232元。

b）檢修維護對比（估算）：

齒輪箱的運行維護成本，每年節(jié)約費用為：11,692元/年。

相應的運行維護工作、人員開資可全部節(jié)省。

6） 效率、功率因數(shù)特性對比：

高效區(qū)寬，即輕負載運行時仍具很有高效率、功率因數(shù)，節(jié)能效果明顯。具體對比見表5、圖1、圖2。

7） 振動、噪聲對比——永磁直驅(qū)系統(tǒng)振動更低、噪聲更小。

5.系統(tǒng)改造可行性分析

1）永磁直驅(qū)電動機技術(shù)成熟并已得到廣泛應用

永磁電動機的成熟性：永磁電動機與電勵磁同步機電動機原理、結(jié)構(gòu)相同，把電勵磁系統(tǒng)改為永磁體勵磁。自上世紀80年代第三代永磁體釹鐵硼技術(shù)問世至今，在伺服電機系統(tǒng)使用率已達100%，小型電機中使用率達95%，工業(yè)電機中也已得到大量應用，如風力發(fā)電、船舶動力、石油化工、電梯、煤炭運輸、礦井提升等。

2） 使用永磁直驅(qū)系統(tǒng)能帶來巨大的經(jīng)濟效益

替代后每臺每年節(jié)約費用：

83,232+11,692 =9.5萬元

3） 安裝條件分析

可根據(jù)現(xiàn)場情況，設(shè)計為立式安裝，可有效利用空間排布，減少占地面積（見圖3）。

圖3

6.結(jié)論

1） 永磁直驅(qū)的技術(shù)優(yōu)勢和缺點

a） 優(yōu)勢：簡化了傳動鏈、提高系統(tǒng)可靠性、效率高、功率因數(shù)高、運行成本低、節(jié)約能源、無液油、免維護、振動低、噪聲小。

b） 缺點：和變頻異步電動機單機比較重量大，體積大、與現(xiàn)有異步電動機安裝尺寸不能通用。

2） 替代方案具有很大的技術(shù)優(yōu)勢、經(jīng)濟優(yōu)勢。

7.應用現(xiàn)場