Le broyeur à charbon à balayage d'air est l'équipement clé pour le broyage des matériaux. Le dispositif de transmission est la partie motrice du broyeur et ses caractéristiques affectent directement la stabilité du fonctionnement du broyeur et la consommation d'énergie du broyeur. Le mode d'entraînement traditionnel d'un broyeur à charbon à balayage pneumatique est un moteur asynchrone traditionnel + un réducteur + un entraînement lent, ce qui entraîne des problèmes tels qu'une longue chaîne de transmission mécanique, un faible rendement, un mécanisme complexe et une lourde charge de travail d'exploitation et de maintenance dans le système. Alors que le pays impose des exigences plus élevées en matière d'économie d'énergie et de réduction des émissions, l'amélioration de l'efficacité opérationnelle du système d'entraînement du broyeur est devenue la clé des économies d'énergie. Par conséquent, améliorer l'efficacité de fonctionnement et le facteur de puissance de fonctionnement du moteur lui-même, réduire la consommation de puissance réactive et les pertes en ligne, réduisant ainsi la consommation d'énergie du broyeur, est une direction pour les économies d'énergie du broyeur. L'utilisation d'un moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable pour réduire la perte d'énergie lors du processus de transmission du couple est un moyen important de réaliser des économies d'énergie dans le broyeur à boulets sec.

1 Principe de fonctionnement du système de transmission et du système de broyage du broyeur à charbon à balayage d'air

En tant qu'équipement à faible vitesse, à charge lourde et à vitesse constante, le broyeur à charbon à balayage d'air doit surmonter la perte d'usure du système de transmission et le couple effectif généré par le corps de broyage décalé sur l'arbre de transmission. La force d'impact écrasante du corps de broyage sur le matériau dans le broyeur fait que le travail du broyeur s'accompagne de vibrations et d'impacts, et les caractéristiques continues du travail de broyage à sec exigent que le système d'entraînement du broyeur ait une fiabilité élevée et un faible taux de défaillance, ainsi que le fonctionnement le taux doit être aussi élevé que supérieur à 95.

1.1 Principe de fonctionnement du système de transmission

Le broyeur à charbon traditionnel à balayage d'air est principalement composé d'un corps de broyeur, d'une pièce de transmission à engrenages, d'un réducteur final, d'un dispositif d'entraînement lent et d'un moteur asynchrone. La structure est illustrée à la figure 1. Lorsque le broyeur à charbon à balayage d'air fonctionne, le moteur asynchrone transmet la puissance au pignon de la pièce de transmission par engrenages à travers le réducteur principal et à travers l'engrènement des grands et petits engrenages, le grand un anneau monté sur la partie rotative du broyeur entraîne le broyeur pour réaliser le broyeur. Lorsque le broyeur est installé ou révisé, le moteur asynchrone arrête l'alimentation électrique et le moteur dans le dispositif d'entraînement lent transmet la puissance aux grands et petits engrenages de la partie de transmission à engrenages via le réducteur final et la grande couronne dentée montée sur la partie rotative du broyeur. L'anneau entraîne le broyeur pour réaliser la rotation lente du broyeur.

Figure 1 Schéma schématique du système de transmission d'un broyeur à charbon traditionnel à balayage d'air

1. Corps du broyeur 2. Pièce de transmission à engrenages 3. Réducteur principal 4. Dispositif d'entraînement lent 5. Moteur asynchrone

En raison de la composition complexe du système de transmission du broyeur à charbon à balayage d'air, comprenant des moteurs asynchrones, des réducteurs à deux ou trois étages et des dispositifs d'entraînement à vitesse lente, ainsi que des accouplements à basse vitesse, des accouplements à grande vitesse, des engrenages hélicoïdaux embrayages, etc., l'efficacité globale de la transmission est faible. Tout problème dans un maillon empêchera le broyeur de fonctionner normalement.

1.2 Principe de fonctionnement du système de broyage

La structure du système de broyage du broyeur à charbon à balayage d'air est illustrée à la figure 2. Les matières premières (accompagnées d'air chaud à environ 280 ℃) sont envoyées dans le dispositif d'alimentation du broyeur par l'équipement d'alimentation et sont rapidement introduites dans le chambre de séchage de la partie tournante du broyeur à travers la goulotte d'alimentation et la spirale. Il y a une plaque de levage à l'intérieur, contenant une certaine quantité de matériaux humides qui sont séchés ici par un échange thermique intense, puis entrent dans la chambre de broyage par le compartiment central, et avec le milieu de broyage de billes d'acier, ils sont continuellement impactés, écrasés, ou réduit en poudre sous l'action du revêtement avec levage et broyage et enfin broyage en poudre de charbon, puis le ventilateur à tirage induit spécial est retiré du broyeur via le dispositif de décharge pour entrer dans le processus suivant.

Fig. 2 Schéma de principe de la structure du système de broyage du broyeur à charbon à balayage d'air

1. Dispositif de transmission 2. Dispositif de déchargement 3. Roulement principal 4. Pièce de transmission à engrenages 5. Partie rotative 6. Roulement à patins coulissants à l'extrémité d'alimentation 7. Dispositif d'alimentation

2 Principes des moteurs asynchrones et des moteurs à aimants permanents

2.1 Moteur asynchrone

Le champ magnétique d'excitation du moteur asynchrone est fourni par l'enroulement du stator, et le courant d'excitation est utilisé pour générer le champ magnétique de l'entrefer, de sorte que l'enroulement du rotor du moteur forme un courant induit, générant ainsi un champ magnétique induit, entraînant le rotor. pour tourner, et la vitesse du rotor est incompatible avec la vitesse du champ magnétique tournant. Étant donné que le champ magnétique d'excitation est fourni par l'enroulement du stator, il est nécessaire d'utiliser des enroulements distribués sur de courtes distances pour garantir le degré sinusoïdal du champ magnétique d'excitation, comme le montre la figure 3, il est difficile de réaliser des enroulements multipolaires à faible vitesse. . Par conséquent, la méthode moteur à induction + décélération mécanique est souvent utilisée pour obtenir un fonctionnement à basse vitesse.

Figure 3 Enroulement distribué du moteur asynchrone

Le moteur asynchrone est uniquement utilisé comme dispositif de conversion d'énergie électromécanique dans le système de transmission d'équipement mécanique pour fournir la puissance requise par le système, ce qui pose au système des problèmes tels qu'une longue chaîne de transmission mécanique, un faible rendement, un mécanisme complexe et un fonctionnement lourd. et la charge de travail de maintenance. Afin de répondre aux exigences de conduite de la charge maximale des équipements mécaniques, des moteurs asynchrones avec une puissance nominale relativement importante sont souvent sélectionnés, et les moteurs asynchrones ont besoin d'une partie de la puissance pour générer un champ magnétique afin de maintenir le fonctionnement normal du moteur, ce qui entraîne dans le taux de charge de la plupart des moteurs entre 60 % et 80 %. Comme le montre la figure 4, le rendement et le facteur de puissance sont faibles et la consommation électrique est élevée.

Fig.4 Courbe de relation entre l'efficacité du moteur asynchrone, le facteur de puissance et le taux de charge2.2 Moteur à entraînement direct à aimant permanent

2.2 Moteur à entraînement direct à aimant permanent

Les moteurs à aimants permanents utilisent des pôles à aimants permanents au lieu de pôles excités par le courant. L'acier magnétique est placé dans le rotor, ce qui peut générer un champ magnétique sans entrer de courant. Pendant le fonctionnement, le rotor et le champ magnétique tournant tournent de manière synchrone à l'aide du champ magnétique tournant généré par les aimants permanents. Les moteurs à entraînement direct à aimant permanent ne nécessitent pas de courant d'excitation réactif, peuvent améliorer considérablement l'efficacité et le facteur de puissance, réduire le courant du stator et la perte du stator, et n'ont aucune perte de résistance du rotor pendant un fonctionnement stable, réduisant ainsi la perte totale et réduisant le ventilateur et la perte de friction du vent correspondante. Par rapport aux moteurs asynchrones, les moteurs à aimants permanents ont une structure de rotor plus simple, aucun enroulement d'excitation, moins de perte de cuivre dans le rotor et leur facteur de puissance peut être augmenté de 10 % à 15 % par rapport aux moteurs asynchrones de même spécification, comme le montrent les figures 5. .

Fig.5 Courbe de relation entre l'efficacité du moteur synchrone à aimant permanent, le facteur de puissance et le taux de charge

Bien que le remplacement des moteurs asynchrones par des moteurs à aimants permanents améliore le niveau d'efficacité énergétique des moteurs, il ne parvient toujours pas à résoudre le problème des longues chaînes de transmission des gros équipements mécaniques dues au remplacement à vitesse constante. Le champ magnétique d'excitation du moteur à aimant permanent aux terres rares est fourni par le rotor, et l'objectif de conception du moteur à aimant permanent multipolaire à basse vitesse peut être réalisé en utilisant l'enroulement concentré de la véritable fente fractionnaire. Grâce à la conception d'intégration électromécanique du moteur et de la structure mécanique, tout ou partie des maillons intermédiaires de transmission de puissance sont annulés. Transformé en une solution d'entraînement direct à aimant permanent, qui peut répondre directement à la demande de la charge, éliminant ainsi le besoin d'un dispositif réducteur.

Moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de 3 fréquences

3.1 Principe de fonctionnement de la régulation de la vitesse de conversion de fréquence

La régulation de la vitesse de conversion de fréquence fait référence à la modification de la fréquence et de la tension du moteur proportionnellement pour atteindre l'objectif de régulation de la vitesse du moteur principal du broyeur. Il présente de nombreux avantages tels qu'une large plage de régulation de vitesse, une précision de régulation à grande vitesse et une efficacité de fonctionnement élevée. Le convertisseur de fréquence est le principal dispositif de conversion de fréquence et de régulation de vitesse du moteur. Il est composé d'un redresseur, d'un lien CC intermédiaire, d'un onduleur et d'un contrôleur. Il convertit la tension constante et la fréquence constante AC fournies par le réseau en une nouvelle tension et fréquence. , et connecté à l'enroulement du stator du moteur pour réaliser la régulation de vitesse en continu du moteur à courant alternatif.

3.2 Influence du moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable sur un entraînement lent

Le dispositif d'entraînement à vitesse lente du broyeur à charbon à balayage d'air est composé d'un moteur de frein, d'un réducteur à entraînement lent et d'un embrayage, et est principalement utilisé pour l'installation et la maintenance du broyeur. Lors de l'installation et du remplacement des composants du broyeur et de la révision de l'intérieur du broyeur, le cylindre du broyeur peut être entraîné pour fonctionner à une faible vitesse de 0.1 à 0.2 tr/min. Le broyeur utilisant le moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence peut fonctionner de manière stable à la basse fréquence du convertisseur de fréquence, ce qui répond aux besoins d'installation et de maintenance du broyeur. De plus, le contrôle progressif du broyeur peut également être réalisé, et la position du cylindre du broyeur peut être positionnée avec précision en saisissant l'arc de rotation du broyeur. Le moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable peut remplacer complètement le dispositif d'entraînement lent, réduire l'investissement en équipement et réduire l'impact mécanique des grands et petits engrenages entraînés par l'entraînement lent.

3.3 Système de freinage

Afin d'éviter les risques potentiels pour la sécurité, il est nécessaire d'ajouter un système de freinage au système d'entraînement du moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable. Sa fonction principale est de freiner le broyeur à pleine charge pendant l'entretien du broyeur ou le remplacement du revêtement afin d'assurer la sécurité du personnel ; Lorsque le système de lubrification du broyeur, le convertisseur de fréquence, le moteur, etc. tombent en panne ou que la ligne de production tombe en panne, il peut fournir un freinage complet au broyeur à pleine charge fonctionnant à grande vitesse pour éviter d'endommager le roulement à patins coulissants ou le roulement principal du broyeur.

3.4 Avantages du moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence

Le moteur asynchrone traditionnel + convertisseur de fréquence ne peut pas retirer le réducteur et sa station d'huile auxiliaire, les travaux de maintenance ultérieurs n'ont pas été réduits et le problème de la perte d'efficacité de la transmission du système d'entraînement n'a pas été résolu ; le moteur asynchrone d'origine est un moteur à fréquence non variable, et un fonctionnement à fréquence variable à long terme est susceptible de provoquer des lignes de stator. À mesure que la température de la tige augmente, l'isolation du fil machine vieillit plus rapidement. Le moteur à entraînement direct à aimant permanent peut fonctionner en dessous de la fréquence nominale, présente les caractéristiques d'un couple constant et d'un couple de démarrage important, peut être mieux adapté à un convertisseur de fréquence et convient aux conditions de travail des broyeurs à boulets. Par conséquent, comme le montre la figure 7, remplacez le moteur asynchrone, le réducteur principal, la station d'huile du réducteur principal, le réducteur de transmission auxiliaire, le moteur réducteur et l'armoire/démarreur de résistance à l'eau par un moteur à entraînement direct à aimant permanent à faible vitesse et à couple élevé + des armoires de convertisseur de fréquence. , les lignes d'alimentation et d'autres équipements peuvent optimiser la structure, réduire les coûts d'approvisionnement, réduire les points de défaillance des équipements, améliorer l'efficacité de la transmission et réduire la consommation d'énergie. En même temps, il peut être directement conçu comme une structure antidéflagrante de poussière, et la conception antidéflagrante répond aux exigences électriques antidéflagrantes de l'environnement de préparation de poudre de charbon, avec une structure simple et une forte stabilité.

Fig. 7 Diagramme schématique de la structure du broyeur adoptant un moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence

1. Corps du moulin 2. Pièce de transmission à engrenages 3. Moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence

4 Appliquer des effets

Le broyeur à charbon à balayage d'air φ3.80 m×7.75 m+3.5 m configuré dans une ligne de production de ciment dispose d'un système de transmission équipé d'un moteur asynchrone traditionnel, d'un réducteur final, d'un dispositif d'entraînement lent, d'un frein, d'un accouplement à grande vitesse, d'un moteur à basse vitesse. accouplement, embrayage, etc., utilisez la résistance à l’eau pour démarrer. Ses principaux paramètres de moteur sont répertoriés dans le tableau 1. Des billes d'acier sont utilisées comme moyen de broyage, le taux de remplissage est de 23.5 %, la capacité de chargement est de 86 t, la sortie est de 37.4 t/h, le courant de fonctionnement est de 125.6 A, la tension est de 6000 29.6 V et la consommation électrique du broyeur est de XNUMX kWh/t.

Tableau 1 Paramètres du moteur asynchrone

Une autre ligne de production de ciment est équipée d'un broyeur à charbon à balayage d'air de φ3.80 m×7.75 m+3.5 m avec une vitesse de rotation de 16.7 tr/min et une capacité de production conçue de >42 t/h. mm, 95 % de réussite et la teneur en humidité globale du matériau de broyage est de 9 % à 14 %.

Le broyeur à charbon à balayage d'air est équipé d'un broyeur à fréquence variable moteur à entraînement direct à aimant permanent, qui adopte un moteur à entraînement direct à aimant permanent à faible vitesse et à couple élevé + mode convertisseur de fréquence, et la structure du dispositif de transmission est simple. Le moteur adopte une structure antidéflagrante contre la poussière. L'arbre de pignon du broyeur est relié à la tête d'arbre du moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable via un accouplement à membrane. Dans le même temps, un système de freinage est ajouté pour assurer un contrôle de sécurité, comme le montre la figure 8.

Figure 8 Broyeur à charbon à balayage d'air pour ligne de production de ciment

Le broyeur à charbon à balayage d'air utilise des billes d'acier comme moyen de broyage, le taux de remplissage est de 23.5 %, la capacité de chargement est de 86 t, le rendement est de 45.2 t/h, la taille des particules du produit fini est de 80 µm et les résidus de tamis sont ≤ 3%. Les paramètres du moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence sont répertoriés dans le tableau 2. En fonctionnement réel, la fréquence de fonctionnement est de 44 Hz, la tension de fonctionnement est de 9360 76.7 V, le courant de fonctionnement est de 25.3 A et la consommation électrique du broyeur est de XNUMX A. XNUMX kW h/t.

Tableau 2 Paramètres du moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable

La comparaison du système de transmission du broyeur à charbon à balayage d'air des deux lignes de production de ciment ci-dessus est répertoriée dans le tableau 3. Par rapport au moteur asynchrone traditionnel, le facteur de puissance et l'efficacité du système du moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable ont été considérablement amélioré et la consommation d'énergie de la machine unique a également été réduite dans une certaine mesure. Dans le même temps, la configuration du système de transmission du broyeur est plus simple, remplaçant la structure complexe traditionnelle, réduisant le volume du système de transmission, la surface au sol de l'usine et la qualité des équipements, réduisant ainsi la consommation de matières premières et les coûts d'approvisionnement, et réduire les points de défaillance et les coûts de maintenance du système, améliorer l'efficacité et la fiabilité de la transmission.

Tableau 3 Comparaison de deux efficacités de conduite

Le broyeur à charbon à balayage d'air utilisant le moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence est en bon état sur le terrain, avec des performances stables, et a fonctionné en continu et en toute sécurité, et tous les indicateurs techniques ont atteint les exigences de conception.

Conclusion 5

Le moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence intègre le moteur à aimant permanent et la charge mécanique, modifie le mode de transmission de l'équipement mécanique, élimine diverses liaisons de transmission et simplifie considérablement la chaîne de transmission de l'équipement mécanique ;

(1) Le moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable simplifie le système de transmission du moulin, réduit le coût d'achat, réduit le volume du système de transmission, la surface au sol de l'atelier et la qualité de l'équipement, réduit la consommation Des matières premières et améliore l'efficacité de la transmission. Il économise la consommation d'énergie de la machine unique du broyeur et peut être directement transformé en une structure antidéflagrante avec une forte stabilité ;

(2) Le moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable peut répondre aux besoins d'installation et de maintenance du broyeur et réaliser le contrôle progressif du broyeur, qui peut remplacer complètement le dispositif d'entraînement lent ;

(3) L'usine adoptant un moteur à entraînement direct à aimant permanent à conversion de fréquence peut économiser des équipements tels que le réducteur et sa station pétrolière affiliée, ce qui réduit considérablement les points de défaillance de l'équipement et la charge de travail de maintenance de la machine ;

(4) Il est nécessaire d'ajouter un système de freinage au système d'entraînement du moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable pour améliorer la sécurité et la fiabilité du broyeur.

(5) L’application d’un Moteur à entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable dans la rectifieuse est très important pour les économies d'énergie et la réduction de la consommation de l'opération de rectification. Il présente les avantages de réduire le coût de broyage, d’améliorer l’efficacité du broyage et de réduire la consommation d’énergie de la rectifieuse. Cette application fournit une nouvelle idée pour la conception du broyeur, peut accumuler des données et de l'expérience dans la conception et l'application de broyeurs à charbon et former une norme unifiée, qui a un effet de démonstration clé pour l'application à grande échelle de l'entraînement direct à aimant permanent à fréquence variable. moteurs dans les broyeurs à sec à l'avenir.