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永磁变频一体机在港口电气设备中的开发与应用

完成单位:连云港港口控股集团有限公司、江苏连云港港港口股份有限公司、江苏连云港港港口股份有限公司东方港务分公司

登记编号:ZSXC-2023-JT-2-089      登记年份:2023      登记日期:2023-06-29

项目概况
成果简介 连云港港口控股集团有限公司东方公司墟沟东作业区DS5A胶带输送机皮带总长1446米,机长687米,带宽1.6米,带速3.15米/秒,设计输送能力3000吨/小时。主要生产线建造于80年代中期,该批设备运行时间也达到了国家规定年限,存在全面老化、故障多发、管用养修难度巨大等系列问题。公司创新研发稀土永磁变频一体电机技术,并将其成功应用于传统带式输送设备改造,实现该技术在国内港口带式输送机领域的首次应用。 该永磁技术是以具有稀土材料的永磁电机来替代原有电机,通过新技术、新材料的应用来解决老式电机能耗高、人员维护成本高、材料损耗程度高等“三高”问题,实现降本、提速、增效的良性转变。采用永磁电机新技术后,港口皮带机运行效率得到有效提高,同时实现节能2和节约人工及材料损耗。 设备系统优化后可以用1台稀土同步变频一体机替换2-3台普通电机,使维护频次减少至2-3次/年/台。通过模块化、集成化设计,将永磁电机、变压器、变频器集成一体,精简了减速机、液力耦合器等多种辅助设备。设备能耗降低,改造后综合节能约25%。 主要创新点 该产品采用一体化设计方案,集成了永磁电机、变频控制、水冷系统等装备,系统集成度高、占地面积小; 拖动方案与采用异步电机完全不同,它取消了机械减速箱及液力耦合器系统,电机输出轴直接连接驱动滚筒主轴,电机启动近乎从0开始逐渐加速直至完全达到3.15米/秒线速度,电机完全在高负载转矩状态下运行; 电机工作状态平稳,无普通异步电机在高速运转状态下机械振动和噪音,电机速度与负载转速完全同步; 对机械的要求特别友好,无需减速器及液力耦合器,电机轴端输出功率几乎完全转化为轴上机械功率,转化效率高,机械设备维护保养简便易行; 为满足前后皮带机作业相协调,必须调试永磁电机启动爬升速度与异步电机相近才能完全的与前后皮带机作业匹配,防止出现机头或机尾物料堵斗问题; 为解决电机的温升过快过高问题,集成了一套完全独立的水冷循环系统,将多余的热量及时交换散发出去,确保永磁体的磁性材料特性不受破坏; 电气控制系统方便与原皮带机PLC控制系统有效衔接,在原PLC控制系统中增加一套PLC控制环节。中控室发出运行或者停止命令---继电器模块接收到中控命令,将该命令通过CAN总线实时传送给控制器---控制器接受到命令后,控制高压柜合闸或者分闸,同时发送给电机启动命令---电机接收到启动命令后立刻开始启动---电机启动后并通过控制器传送运行反馈给中控---中控室通过接收电机的运行指示,确认电机是否运行; 电机启动爬升过度环节与停车制动环节可通过现场永磁电机控制器进行初始化赋值和编程,调整便捷;