淺析永磁同步電動滾筒在帶式輸送機的應用

周偉

摘? 要：通過對介紹永磁同步電動滾筒的工作原理，分析永磁同步電動滾筒相對一般的帶式輸送機電動滾筒系統(tǒng)的優(yōu)勢，根據(jù)該系統(tǒng)的特點，描述了其推廣價值與其在礦井下運式帶式輸送機的應用。

關鍵詞：帶式輸送機;節(jié)能;永磁同步

1.引言

我公司主要承攬井下掘進作業(yè)，生產期間會大量使用帶式輸送機，其主要的組成部分分為驅動裝置、傳動裝置以及機身運行結構等，其中驅動裝置作為動力源，其各項參數(shù)以及安裝位置都會影響帶式輸送機的驅動能力。而作為公司日常生產中的主要運輸設備，帶式輸送機運行期間的穩(wěn)定性、運輸效率直接影響著掘進工作的單進水平;設備的購買費用、運行期間的電力消耗以及日常的維護維修費用直接影響著生產成本，因此，站在公司的生產與經營層面分析，研究、推廣、使用永磁電動滾筒驅動帶式輸送機具有十分重要的意義。近年來，煤礦“四化”建設逐步推進，永磁同步電動滾筒已開始應用于煤礦井下帶式輸送機，因此，本文對永磁同步電動滾筒進行了研究，重點介紹其工作原理以及在帶式輸送機的應用的優(yōu)點。

2.帶式輸送機的驅動裝置及選型

2.1帶式輸送機的驅動裝置

本文中提到的永磁同步電動滾筒以我公司現(xiàn)使用的永磁同步電動滾筒帶式輸送機為例，其驅動部分主要由2臺STYB55-（1.0～4.0）-800×（800～1400）（660/1140）永磁電滾筒、1臺BPJ1-2×75/1140型礦用隔爆型兼本質安全型低壓交流變頻器組成。永磁同步電動滾筒是通過永磁體來建立磁場，不需要通過勵磁電流來產生磁場，從而避免了產生磁場期間的勵磁損耗，因而功率因數(shù)高、電流小、損耗低，更加節(jié)能環(huán)保。同時，采用變頻器控制，轉速可根據(jù)運運量需求來進行調整，從而滿足設備需求。

2.2帶式輸送機驅動裝置的選型

帶式輸送機驅動裝置的選型，必須根據(jù)帶式輸送機所需承載的運輸任務、帶速、運輸距離、巷道起伏等方面進行選型。因永磁同步電動滾筒驅動帶式輸送機時，減少了減速機構、緩沖機構、傳動機構，從而減少了系統(tǒng)運轉期間的功能損耗，故我公司在DSJ80/40/2*55型傳統(tǒng)帶式輸送機上直接使用同功率的永磁同步電動滾筒代替了原有的電機減速機的驅動機構，帶速在0-3.15m/s的可調范圍，從設備的各項參數(shù)上確保了永磁同步電動滾筒驅動的帶式輸送機能滿足生產需要。

3.永磁同步電動滾筒的優(yōu)勢及控制原理

3.1永磁同步電動滾筒的控制原理

永磁同步電動滾筒通過磁場來實現(xiàn)電能和機械能的能量轉換，利用由稀土永磁材料釹鐵硼制成的永磁體建立磁場，且沒有勵磁損耗。當通入特定頻率的三相交流電至永磁電動機的三相定子繞組后，會產生一個旋轉磁場，該磁場可同步轉速推移。釹鐵硼稀土等永磁材料具備相當高的磁能積，少量的永磁體便能產生足夠的電機磁能積，并且擁有高強度、矯頑力的剩余磁感應。然后將外轉子表面當做驅動滾筒表面并包膠（阻燃性、抗靜電性材料），與輸送帶直接接觸，摩擦驅動輸送帶運動。

3.2傳統(tǒng)滾筒驅動系統(tǒng)的弊端

1.驅動系統(tǒng)效率低。一般而言，帶式輸送機驅動系統(tǒng)的電機功率是根據(jù)使用工況的最大載荷選取的，而通常實際生產中的負載率不足70%，基本都出現(xiàn)“大馬拉小車” 的情況。因此導致帶式輸送機驅動系統(tǒng)效率不高，造成了一定的能源浪費。

2.設備事故率高。傳統(tǒng)的布置方式由于其環(huán)節(jié)多、占用空間大并且時常發(fā)生電機、減速器、液壓聯(lián)軸節(jié)導致的設備事故。同時設備難以安裝，減速機零配件更換與聯(lián)軸器找正的時間過長，還存在設備噪音大和軸承磨損嚴重等諸多問題。

3.散熱問題嚴重。油冷與風冷的散熱效果都不強勁，電機繞組經常因為過熱產生故障。設備保護系統(tǒng)不可靠，電機燃燒事故頻繁，時常影響生產。

3.3永磁同步電動滾筒的優(yōu)勢

永磁同步電動滾筒系統(tǒng)優(yōu)勢如下：

1.安裝容易便捷。系統(tǒng)結構簡單，無電機、減速機機構，占用空間小，與普通機械滾筒大小一致，非常適用于空間狹小的掘進巷道。

2.重載起動性能強。系統(tǒng)具有大轉矩的特點，永磁同步電動滾筒能穩(wěn)定輸出的起動轉矩達到了額定負載轉矩的兩倍，有效避免了重載難起動的情況發(fā)生。

3.系統(tǒng)無需維護。永磁同步電動滾筒不需要減速機、聯(lián)軸器等中間機構，從而避免了減速機的注油維護、聯(lián)軸器的機械磨損，更有效的減少了巡檢的工作量，節(jié)省了大量人力、物力。

4.調速性能卓越。永磁同步電動滾筒系統(tǒng)可以通過生產中的出煤量而調整頻率，從而調整帶速，能夠降低輸送帶的磨損和設備損耗，低速變頻調速工況下節(jié)能效果更為明顯。

5.信息化程度高。該系統(tǒng)支持多種通信接口的連接，通過與上位機的通信，可以實現(xiàn)在線監(jiān)控，從而能及時發(fā)現(xiàn)過壓、過流和欠壓等多種問題，能夠有效保障系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定。

4.永磁同步電動滾筒的應用及節(jié)能效果

我公司通過在建莊礦業(yè)使用2*55kw永磁同步電動滾筒與同功率的電機、減速機驅動的帶式輸送機進行對比分析得出：永磁同步電動滾筒驅動的帶式輸送機在使用期間跟傳統(tǒng)驅動方式比較而言，運行更加可靠性、傳動更加簡化、傳動效率更高、噪聲更低，并且不需要日常的維護與檢修，省去大量的人力、物力，同時配備變頻調速，使得永磁同步電動滾筒系統(tǒng)擁有極其可觀的節(jié)能效果。通過使用發(fā)現(xiàn)永磁同步電動滾筒帶式輸送機的運行成本明顯低于傳統(tǒng)驅動的帶式輸送機，分別體現(xiàn)在電力成本、維護維修的人工成本、日常保養(yǎng)的材料成本等方面，我公司認為該驅動系統(tǒng)應用價值較大，并在后期生產逐步向全公司推廣。

5.結語

永磁同步電動滾筒帶式輸送機的工作效率達到了90%，永磁電動滾筒的功率因數(shù)無限接近于1，通過永磁同步電動滾筒驅動的帶式輸送機在運轉過程中因減少了電機、聯(lián)軸器與減速機等環(huán)節(jié)，故而減少了各連接點的隱患;因減少了減速機構、緩沖機構、傳動機構，故而減少了系統(tǒng)運轉期間的功能損耗，提升了電能的利用率;同時因永磁同步電動滾筒采用封閉式內循環(huán)水冷機構，較電機的風冷方式顯著的提升了冷卻效果，且不需要拆卸，原則上降低了維護成本，提高了工作效率，同時確保了設備運轉的可靠性。

永磁電動滾筒帶式輸送機的驅動結構更簡潔，簡化了傳統(tǒng)帶式輸送機由電機、聯(lián)軸器、減速機、滾筒組成的驅動結構，一是永磁電動滾筒和輸送帶直接可靠接觸，傳動平穩(wěn)，減少了多環(huán)節(jié)造成的能量損耗，有效降低了噪音;二是使設備整體故障率降低，維修維護量減少，間接的降低了職工們的勞動強度;三是使得輸送機尺寸減小，占用更小的空間，可以將巷道尺寸設計的更小，減少礦壓的影響。通過以上種種原因，永磁電動滾筒在帶式輸送機上的應用值得推廣使用。

參考文獻

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