皮带机驱动系统改造方案报告

6 推广价值 .......................................................................................................................................... 10
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永磁同步电机在带式输送机上的应用在国外尚无相关报道，但国外在直驱式永磁电机 上的研发上较为突出。瑞士 ABB 公司开发了电压范为 400-690 V、转速 127-750rpm、功率 17-2592kW 的直驱式电机，效率最高达 98.1％，功率因数达 0.95。西门子公司研制的 1FW3 系列直驱式电机，转速在 150-750rpm，功率范围在 3.1-380kW，输出转矩 100-7000Nm； 1FW6 系列直驱式电机，转速在 40～650 rpm，额定输出转矩 109-5760Nm。在直驱式永磁 电机应用方面，国外将永磁同步电机应用于电梯拖动的曳引机，转矩提高了十几倍，取消 了庞大的齿轮箱，通过曳引轮直接拖动轿厢，明显减小了振动和噪声。在船用吊舱式电力 推进器方面，国外将低速大转矩的永磁同步电动机置于船舱外的吊舱，无需原来的传动系 统，直接驱动螺旋桨，实现船舶的运行和控制。
目录
1 驱动系统改造的必要性和重要性 ...................................................................................................... 1 1.1 传统驱动系统介绍 ............................................................................................................................... 1 1.2 传统驱动系统的不足 ........................................................................................................................... 1 1.3 改造的必要性和重要性 ....................................................................................................................... 2
4 成功案例 ............................................................................................................................................ 7 4.1 改造方案 ............................................................................................................................................... 7 4.2 改造前后对比 ....................................................................................................................................... 7 4.3 综合节能分析 ....................................................................................................................................... 8 4.4 改造结论 ............................................................................................................................................... 9
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1.3 改造的必要性和重要性
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。国 家在机械行业逐渐加大淘汰原有的高能耗机电产品的力度，鼓励、扶持发展高效节能产品， 促进工效，提高其用能效率，提高节能型机电产品设计制造水平和加工能力。
十二五节能改造工程中明确提出了电机系统节能：采用高效节能电动机、风机、水泵、 变压器等更新淘汰落后耗电设备。对电机系统实施变频调速、永磁调速、无功补偿等节能 改造，优化系统运行和控制，提高系统整体运行效率。
若用低速永磁同步电机直接驱动（永磁直驱），替代异步电机，取消减速器和高速联 轴器，配合变频器直接连接驱动滚筒，可提高皮带机传动系统效率，使整个驱动系统具有 高效、节能、低噪音、免维护、输出转矩大、启动平稳、结构紧凑、体积小等优点。
1.2 传统驱动系统的不足
驱动系统是带式输送机最重要的部件。然而，由于调速型液力耦合器为工业通用性产 品，不是使用在带式输送机上的专用产品，对大功率长距离带式输送机采用调速型液力耦 合器驱动的控制没有达到较为满意的性能指标及精度要求，在大功率长距离带式输送机上 应用还不多。CST 驱动装置的调速系统与来自百度文库速器合为一体，体积大，安装不便；在高速轴 上配置逆止器、制动器困难；系统为机、电液一体化，复杂且维护困难，备品备件依赖进 口，后期运行成本高、经济性差。在带式输送机软启动方案中采用调速型液力耦合器调速 和 CST 可控启动传输系统，基本能满足软启动的要求，但工作可靠性、调速性能、功率平 衡性能、速度同步性能等均不理想，且体积重量大，安装调试不便，维护费用高。
5 经济效益分析与社会效益.................................................................................................................. 9 5.1 经济效益分析 ....................................................................................................................................... 9 5.2 社会效益分析 ..................................................................................................................................... 10
2 技术可行性分析 ................................................................................................................................. 2 2.1 永磁直驱系统特点 ............................................................................................................................... 3 2.2 驱动系统对比 ....................................................................................................................................... 3 2.3 永磁同步电机特性 ............................................................................................................................... 3
1 驱动系统改造的必要性和重要性
1.1 传统驱动系统介绍
软启动技术是解决带式输送机大功率驱动系统所遇问题的核心技术。综合国内外现有 的带式输送机软起动系统，目前主要有以下几种形式：液力耦合器、调速型液力耦合器、 液体粘性软起动(如美国生产的 CST 系统)、德国生产的可控硅电机等。
目前带式输送机软起动主要的研究方向分两个方面：一方面是随着大功率半导体器 件、大规模集成电路以及电子技术、控制技术的发展而开发出高性能、高可靠性的电气调 速系统，主要有交流调压、可控硅直流调速、变频调速等；另一方面则主要是从传动装置 出发，开发一系列的能空载起动、速度可调的软起动装置，主要有调速液力耦合器、液体 粘性软起动装置(如 CST 系统)等。这三种方式都是通过异步电机+减速器来实现整机的低速 启动及运转。
3 改造可行性......................................................................................................................................... 5 3.1 系统方案 .............................................................................................................................................. 5 3.2 关键技术 ............................................................................................................................................... 5 3.3 创新点...................................................................................................................................................6 3.4 改造流程 ............................................................................................................................................... 6
驱动技术的关键在于启停和功率平衡的控制。随着煤炭行业高产高效矿井建设，煤矿 综合机械化程度和生产工效的不断提高，煤矿井下用带式输送机，正向高带速、大运量、 大功率、大倾角、长运距的方向发展。对于大功率驱动系统，需要解决很多问题，其中关 键有以下两个方面：1、对于大功率驱动系统，不可控制启动和快速启动会使输送带张力 过大，导致输送带和其他元部件的损害，甚至会出现机架损坏，拉紧装置倾翻，输送带断 裂等事故。2、若带式输送机超载，或出现多驱之间负载不平衡，驱动系统无法及时调整 机速和转矩或不能平衡各驱负载，会使机械部件发生过载损坏。
永磁直驱系统综合运行效率较高，符合我国大力开发节能产品产业政策。随着各行各 业体制改革的深入发展，大量应用高效节能的永磁同步电机将成为今后发展的主流，皮带 机永磁直驱系统正是这一发展的实践应用方向，具有深远的社会意义。
2 技术可行性分析
永磁直驱是简化传动系统的有效途径，也是提高传动效率、简化传动结构最有效的方 法，取消了减速器，用电机直接驱动滚筒，使传动系统效率提高，噪音低、免维护，且省 去了定期更换润滑油的工作，减少了环境污染，有效减少碳排放。