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      菜單

      永磁同步電機伺服控制系統在陶瓷行業應用

      來源:
      時間: 2016-05-23

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      智光長期致力于電機系統整體節能,作為電機系統節能專業公司,永磁同步電機伺服控制系統將成為公司電機系統整體節能的一個重要發展方向。

      永磁同步電機是目前全世界效率最高的電機。智光經過多年研究開發,在國內率先突破大功率(100kW以上)永磁同步電機的關鍵技術,實現了系列化生產,目前生產的永磁同步電機功率最大可達500kW。同時,我司永磁同步電機定制化生產的伺服控制器,具有獨自的節能裝置及多樣的控制功能,不但可對同步電機進行PG矢量控制,而且還具有最先進的永磁同步電機無傳感器矢量控制技術,全面提升系統智能化,從而降低電力損耗,實現系統進一步的高效率運轉。

      -電機轉子損耗為零

      沒有2次銅損,同時有效地利用了磁阻轉矩,永磁同步電機的損耗只有不到異步電機損耗的一半。

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      永磁同步電機伺服控制系統在陶瓷行業應用

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      - 超高的效率

      在變速和變化負載的工藝應用中,可實現更高的綜合節能效果;

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      永磁同步電機伺服控制系統在陶瓷行業應用

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      由于無需勵磁電流,永磁同步電機可顯著提高并在很寬的負載范圍內均保持高效率和高功率因數,尤以輕負載工況時更為顯著,同時可多級高功率因數,滿足低速大轉矩直接驅動要求。公司生產的同步電機,以標準型無傳感器為基礎,搭載PG(脈沖編碼器),能夠進行1:1000的高度的速度控制,而高效率型無傳感器同步電機水平在電機效率IE4(超過效率:GB1級以上)之上。

      陶瓷行業是典型的高耗能行業,能源費用占陶瓷企業經營成本的30%以上,近年來的能源危機給陶瓷行業帶來前所未有的壓力,特別每年進入夏季以后,電力需求的緊張形勢越來越明顯,許多地方拉閘限電,使得本已競爭激烈的陶瓷企業更是雪上加霜,因此,較低成本、提升效益、提升工藝水平已成為陶瓷企業提高經濟效益的當務之急。

      在國家倡導節能,需求側管理,電機能效提升下,智光節能從電機系統角度研究節能技術和方案;采用定制的最高效率的新一代永磁電機設計制造技術;采用最先進的永磁電機驅控一體伺服控制技術,成功研制了陶瓷行業球磨機和壓磚機專用永磁同步電機伺服控制系統,系統解決與實現陶瓷工業生產過程和工藝過程節能,提升生產效率和效益,提高裝備自動化的智能化水平,節能效果顯著,得到用戶的一致認可與好評,成為陶瓷企業節能降耗的首選。

      智光節能應用于陶瓷行業球磨機和壓磚機專用永磁同步電機伺服控制系統特性顯著:

      - 高效、節能,節電率達10%~50%;

      - 全面提升電機系統能效,提升生產效率與工藝水平;

      - 減少系統維護,延長系統壽命;

      - 不會對電網造成沖擊;

      - 節能改造后申請享受國家利稅優惠及節電補貼。

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      1、陶瓷工業節電增效整體解決方案

      采用國際最先進的永磁同步電機無傳感器矢量控制技術,為國內大功率高效永磁同步電機伺服驅動系統應用于大型間歇式球磨機的首創者!

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      1.1球磨機整體節電增效解決方案

      球磨機是目前建材工業上廣泛使用的原料細粉磨設備,是建材行業主要的耗電設備,對球磨機節能改造,提高球磨機的工作效率,是建材行業節能降耗的關鍵環節。

      1.1.1球磨機的工作原理

      目前球磨機普遍采用的驅動方式是:三相交流電動機通過減速機構帶動筒體旋轉,在離心力和摩擦力的作用下,研磨體和物料隨筒體一道旋轉,達到一定高度時拋落,物料受到研磨體撞擊和研磨作用而被粉碎。?

      1.1.2轉速與研磨效率

      球磨機的研磨效率直接影響球磨機的耗電量和產量;

      當轉速較低時, 研磨體和物料處于瀉落式運動狀態,只有摩擦而無撞擊;

      當轉速過高時, 研磨體和物料處于離心式運動狀態,研磨效率幾乎為零;

      當轉速適宜時, 研磨體和物料處于拋落式運動狀態,撞擊力達到最大。

      如果采用變轉速球磨機,在合適的變轉速制度下,有效地粉磨性質不同的粉料和適應粉磨過程中顆粒粒度及泥漿黏度不斷變化的粉磨環境,能獲得更高研磨效率。

      根據入磨物料的粒度不同,改變球磨機的工作轉速和轉動方向,可以得到粉磨速度最大值,并能控制粉磨產品的粒度分布。

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      永磁同步電機伺服控制系統在陶瓷行業應用

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      1.1.3球磨機傳動與機械效率

      磨機屬于重型機械,起動過程呈高阻轉矩,且近似于恒轉矩負載,一旦起動起來,長時間不間斷工作,負載穩定,所以,球磨機對電動機要求必須具備足夠大的起動轉矩和盡量高的運行效率和運轉功率因數。對于異步電機來說,起動特性和運行特性兩者難以兼顧,為了獲得較大的起動轉矩,采用大馬拉小車或轉子導條采用高電阻率材料,電動機運行效率大大降低。

      1.1.4整體解決方案

      智光節能專門為球磨機設計的高效節能驅動系統,采用永磁同步電機伺服系統,具備良好起動特性,高過載倍數,全速度范圍高效率,既覆蓋原球磨機的特性要求,又適合通過變速磨實現高效研磨。球磨機的粉磨功能決定了它的工作環境高污染、大粉塵。智光節能研發出永磁同步電機無傳感器驅動系統,使驅動器安裝距離不受傳感器限制,同時大大提高了系統可靠性。電機采用嵌入式轉子,既提高了無傳感器矢量控制的識別度,增強了電機抗退磁能力,同時通過利用電機磁阻轉矩,使電機有最小的電流輸出最大扭矩;系統通過對運行電流的檢測分析調整電機運行速度改變研磨體和物料的運動狀態,在保證研磨效果的同時實現系統節能。

      由于系統通過變頻調速實現軟起動,大大減少了起動電流對電網的沖擊,同時也可去掉輔助起動的液力耦合器。實驗證明,系統可實現節能20%~60%。

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      1.1.5球磨機改造案例

      改造項目:

      智光節能以大功率高效永磁同步電機伺服驅動系統為佛山市某陶瓷有限公司改造19號球磨機驅動系統(原系統采用90kw異步電機,星三角起動)。

      系統特點:

      該系統是國內首創將大功率高效永磁同步電機伺服驅動系統應用于大型間歇式球磨機,系統采用國際最先進的永磁同步電機無傳感器矢量控制技術,保證系統高可靠性,電機效率超過IE4(超高效率GB1級以上),同時具備高功率因數及快速響應特點;系統通過自動檢測負載變化調整球磨速度,保證球磨機利用拋磨結合的工藝達到最佳球磨效果并最大程度減少能耗;系統實現軟起動,大大減少了對電網的沖擊。

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      改造效果:

      功率測量

      19#球磨機改造成果

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      電量測量

      如下表所示,橫向對比17#(未改造)和19#(改造)球磨機每磨耗電量,得出平均節能率30.62%,與功率儀測得數據基本一致。

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      工藝測試

      節能工程實施后,運行穩定正常,細度達到甚至超過工藝要求,顆粒直徑最細為1mm,球磨產品全部合格。

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      1.2陶瓷壓磚機整體節電增效解決方案

      1.2.1壓磚機的工作原理 ?

      陶瓷壓磚機的動力系統一般采用一種柱塞高壓定量油泵或可變量油泵作為設備的必須液壓源,用大功率異步電機(油泵馬達)來拖動油泵,使之產生一定的壓力、一定流量的液壓,再通過油液電控器、負載、壓力傳感器和溢流閥組成閉環進行動力輸出以完成壓磚機每個要求的動作。

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      1.2.2傳統壓磚機動力系統

      傳統壓磚機的動力系統因為其油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量與壓力,在以上工作條件下,工作的流量遠沒達到油泵的實際流量,多余的液壓油通過溢流閥回流,此過程稱高壓節流,相當于開車時將油門踩盡,通過剎車控制車速,必然造成能量的浪費并增加機械損耗;由于回流的液壓油長期循環流動,與液壓件及油路產生磨擦造成油溫上升,噪音過大,并影響整個磚機系統的壽命。

      1.2.3整體解決方案

      智光節能采用陶瓷壓磚機伺服動力系統,包括:變頻驅動器-永磁同步伺服電機-油泵-壓力傳感器/速度傳感器,整個陶瓷壓磚機處于一個閉環控制系統中,使伺服電機的轉速與油泵流量和壓力比更加匹配,按需供油,沒有溢流損耗,系統效率提高,油溫降低,漏油減少,機器維護成本降低,設備使用壽命提高。

      1.2.4系統特點

      1. 超低慣量電機設計,轉子慣量是原電機的25%以下,配合專用伺服驅動器高性能矢量控制及內置液壓控制軟件,系統實現快速響應。

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      永磁同步電機伺服控制系統在陶瓷行業應用

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      如上圖:綠●:電機轉速,紅●:流量指令,藍●:壓力指令,黃●:實際壓力

      可見,速度響應:0~2000rpm 100ms , ?壓力響應:0~130bar 100ms。

      2. 電機采用嵌入式結構,效率高達96.7%,配合高性能驅動器,徹底解決現有大功率永磁同步電機溫升退磁問題。

      3. 弱磁控制技術使得系統具備更強響應能力,必要時可將電機轉速提升至額定轉速的1.33倍。

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      大功率液壓伺服系統

      1.2.5壓磚機改造案例

      某大型陶瓷企業薩米特PH2890壓磚機原采用某公司伺服系統改造壓磚機,原壓機電機為90kw異步電機,對方先采用110kw伺服系統進行改造,由于溫升過高,不得已改用132kw系統,但成本過高,節能效果不理想,之后智光節能應邀對其系統進行更換。智光節能采用公司壓磚機專用伺服驅動器,改善了驅動器輸出波形,減少高次諧波,電機溫升明顯下降,然后通過專用液壓控制軟件,提高系統響應速度,系統采用模糊控制理論,自動匹配最佳速度而非原系統通過開關信號強制升速,明顯改善了節能效果,同時,該廠采用了合適的90kw智光節能壓磚機專用伺服系統,明顯改善了系統慣量,提升了響應速度,比前改造系統提高了10%節電率,同時降低了成本。

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      以上系統,針對傳統定量泵或變量泵壓磚機進行節能改造,節能效果可達20%~60%。


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