永磁电动滚筒在东怀煤矿的应用

来源：核心期刊咨询网时间：12

摘要：【关键词】永磁电动滚筒;变频直驱;东怀煤矿 0 引言 随着电子信息技术及永磁技术的不断进步，我国煤矿输送机领域逐渐从传统的驱动转变为智能化的变频驱动。永磁电机最早被应用于航空领域，这得益于永磁材料效率高和成本低的优点，后来逐渐被应用于工业领域。

　　【关键词】永磁电动滚筒;变频直驱;东怀煤矿

　　0 引言

　　随着电子信息技术及永磁技术的不断进步，我国煤矿输送机领域逐渐从传统的驱动转变为智能化的变频驱动。永磁电机最早被应用于航空领域，这得益于永磁材料效率高和成本低的优点，后来逐渐被应用于工业领域。我国煤矿过去大多采用限矩形液压耦合器驱动或调速型液力耦合器驱动，这些驱动方式需要将电机进行减速后方可进行，导致经常出现车轮销轴锁死或电机减速机故障。智能永磁变频系统不需要复杂的运行调整程序，实现了启停与调速功能。东怀煤矿应用永磁电动滚筒对传统带式输送机驱动方式优化与改造，为其他煤矿输送机的改进提供了借鉴经验。

　　1 永磁电动滚筒概述及其特点

　　智能永磁变频电动滚筒由3个部分构成，分别是永磁电动滚筒、智能型变频器及水冷等附属装置。运行原理可简单地概述为机械能和电能的转化。由于永磁滚筒是由永磁材料制作，因此不存在励磁损耗问题，永磁体可以构建永磁场，当绕组以一定的频率通入交流电后，就会产生旋转磁场推动滚筒转动，也减少了使用过程中的材料损耗，使设备的使用寿命大大延长。此外，在滚筒表面包装防火材料，可以降低井下安全事故发生的概率。

　　永磁变频电动滚筒效率较高，根据国际标准，永磁变频电机的能耗比传统电机低20%左右。目前，国內各个永磁电机厂家都已经得到了“MA”认证，产品技术成熟，已经远销海内外 [1]。

　　永磁智能变频驱动系统启动可以实现大转矩启动，启动阶段没有明显的冲击效应，机械机构设计科学合理，能够大大降低冲击力，减少系统应力累积，这样不仅可以提高电子零部件寿命，还解决了带式输送机重载启动的问题。

　　在智能永磁电动滚筒的设计中，由于转子使用了永磁体，因此无须励磁，能耗进一步降低。经常使用的电机转子材料由烧结钕铁硼制成，牌号通常为N38UH或N38SH，能够在不高于180 ℃的温度下持续工作，设计使用寿命长达20年，使用寿命内基本不会退磁。

　　采用永磁变频直流驱动时可以产生比传统驱动更大的转矩，更大的转矩能够满足更重的载荷启动。采用特定的智能变频器可以实现两倍甚至多倍的额定载荷，不仅有利于完成繁重的生产任务，也不容易发生安全事故或设备故障。在智能变频器中增加温度、压力、速度传感器后，进一步实现了输送带的智能化控制，而且在设备能耗降低的基础上增强了人机互动，降低了劳动强度。

　　智能永磁变频电动滚筒结构简单、可靠，设备安装非常方便，直接使用输送机胶带运转，有利于煤矿的后期维护和检修，降低了工人的体力劳动强度，节省了人力成本 [2]。

　　在调速方面，永磁电机使用同步智能伺服控制器，可以根据胶带输送的载荷量调整输送机的运行速度，降低了驱动设备的磨损合能耗，为设备寿命提供技术保障。此外，这种多驱动电机可以使功率控制更加精确，输送过程更加平稳，保证输送过程顺利进行。

　　在便捷性方面，智能永磁变频电动滚筒拥有多种通信接口，可及时与上位机组进行数据交换，并且拥有良好的欠压、过流及短路保障措施，能够保证输送机在突发电力故障时的安全性，降低生产风险 [3]。

　　2 与传统驱动方式的比较

　　在煤矿生产中，输送机是不可缺少的关键设备，而输送机的驱动系统则是整个输送机的核心。只有拥有一个安全可靠的驱动系统，才能保证输送机正常使用，保证煤矿安全、有效地运行和经济可持续发展。近年来，随着带式输送设备的飞速发展，驱动系统的结构和功能发生了翻天覆地的变化。目前，常见的输送机驱动方式有CST可控驱动系统、电机与减速器联用驱动系统及永磁变频驱动。CST可控驱动系统是由美国DODGE公司开发的技术，系统设置复杂，是由减速器、PLC、传感系统、液压控制器及冷却系统构成。减速器的设置由一连串啮合齿轮、行星轮系及托架等构成，通过调整内齿圈的转速得到负载需要的速度特性，最终实现输送机的启停和减速。因此，虽然在带速和负载能力调节方面，CST系统和永磁变频驱动相差不大，但是CST更加复杂，出现故障后一般不能通过及时修理恢复使用，液压元件的价格昂贵，长期使用容易发生漏油事故，制造了安全隐患。此外，在输送机的使用过程中，“传统电机+减速器+联轴器”的驱动方式能耗较高，效率和运载能力相对较低。如图1所示，变频永磁直驱系统在诸多的驱动系统中，凭借高效可靠、结构简单、维修容易的特点异军突起，并伴随永磁材料的进一步发展并逐渐完善，适合带式输送机使用，越来越多煤矿更愿意使用永磁变频驱动 [4]。

　　永磁变频滚筒在东怀煤矿的应用过程中，解决了一些实际生产问题。

　　(1)重载启动方面。首先，过去的“变频异步电动机+联轴器+减速机”及CST启动都有平衡性差的缺点，很容易造成安全隐患。使用永磁变频滚筒后，通过采用多机驱动的方式，保证了电机输出功率平衡，将不平衡度维持在2%以下。其次，永磁点击直接连接滚筒和胶带，可以保证传动及时，没有延迟，传动效率大幅度提高，可以节能10%～20%，节能效果显而易见。最后，使用永磁变频滚筒能够实现智能控制和集中控制，能提高煤矿的信息化和智能化水平，降低劳动强度。

　　(2)节能效益方面。传统的“电机+联轴器+减速器”的驱动方式轴功率按照100 kW计算，每年耗电量接近200万kW·h。使用永磁变频电机每年耗电量为140万kW·h左右。使用永磁变频电机在同样的轴功率下，可以节能30%。从绿色环保的角度来看，使用永磁变频电机可以明显降低能耗，产生更好的经济效益。

　　推荐阅读：煤矿安全期刊还是核心吗

转载请注明来自：http://www.qikan2017.com/lunwen/lig/20525.html