مطحنة الفحم بالهواء هي المعدات الرئيسية لطحن المواد. جهاز النقل هو الجزء الدافع للطاحونة، وخصائصه تؤثر بشكل مباشر على استقرار تشغيل الطاحونة واستهلاك الطاقة للطاحونة. وضع القيادة التقليدي لمطحنة الفحم التي تعمل بالهواء هو محرك تقليدي غير متزامن + مخفض + محرك بطيء، مما يؤدي إلى مشاكل مثل سلسلة النقل الميكانيكية الطويلة، والكفاءة المنخفضة، والآلية المعقدة، وعبء العمل الثقيل للتشغيل والصيانة في النظام. مع طرح الدولة لمتطلبات أعلى لتوفير الطاقة وخفض الانبعاثات، أصبح تحسين كفاءة تشغيل نظام تشغيل المطاحن هو المفتاح لتوفير الطاقة. لذلك، فإن تحسين كفاءة التشغيل وعامل طاقة التشغيل للمحرك نفسه، وتقليل استهلاك الطاقة التفاعلية وفقدان الخط، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة للطاحونة، هو اتجاه لتوفير طاقة الطاحونة. يعد استخدام محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير لتقليل فقدان الطاقة في عملية نقل عزم الدوران وسيلة مهمة لتحقيق توفير الطاقة لمطحنة الكرات الجافة.

1 مبدأ العمل لنظام نقل مطحنة الفحم ونظام الطحن

باعتبارها معدات منخفضة السرعة، وحمولة ثقيلة، وسرعة ثابتة، فإن مطحنة الفحم التي تعمل بالهواء تحتاج إلى التغلب على فقدان التآكل في نظام النقل وعزم الدوران الفعال الناتج عن إزاحة جسم الطحن على عمود النقل. إن قوة تأثير السحق لجسم الطحن على المواد الموجودة في المطحنة تجعل عمل المطحنة مصحوبًا بالاهتزاز والتأثير، وتتطلب الخصائص المستمرة لعمل الطحن الجاف أن يتمتع نظام تشغيل المطحنة بموثوقية عالية ومعدل فشل منخفض، كما أن التشغيل يجب أن يصل المعدل إلى ما فوق 95.

1.1 مبدأ العمل لنظام النقل

تتكون مطحنة الفحم التقليدية التي تعمل بالهواء بشكل أساسي من جسم المطحنة، وجزء ناقل الحركة، ومخفض نهائي، وجهاز قيادة بطيء، ومحرك غير متزامن. يظهر الهيكل في الشكل 1. عند تشغيل مطحنة الفحم التي تعمل بالهواء، ينقل المحرك غير المتزامن الطاقة إلى ترس جزء نقل التروس من خلال المخفض الرئيسي، ومن خلال ربط التروس الكبيرة والصغيرة، يتم نقل التروس الكبيرة الحلقة المثبتة على الجزء الدوار من المطحنة تدفع المطحنة إلى تحقيق المطحنة. عندما يتم تركيب المطحنة أو إصلاحها، يقوم المحرك غير المتزامن بإيقاف إمداد الطاقة، ويقوم المحرك الموجود في جهاز الدفع البطيء بنقل الطاقة إلى التروس الكبيرة والصغيرة لجزء ناقل الحركة من خلال المخفض النهائي، وحلقة التروس الكبيرة المثبتة على الجزء الدوار من الطاحونة . الحلقة تدفع الطاحونة لتحقيق الدوران البطيء للطاحونة.

الشكل 1: رسم تخطيطي لنظام النقل لمطحنة الفحم التقليدية التي تعمل بالهواء

1. جسم المطحنة 2. جزء ناقل الحركة 3. المخفض الرئيسي 4. جهاز القيادة البطيء 5. محرك غير متزامن

نظرًا للتركيبة المعقدة لنظام نقل مطحنة الفحم بالهواء، بما في ذلك المحركات غير المتزامنة، ومخفضات السرعة ذات المرحلتين أو الثلاث مراحل، وأجهزة القيادة ذات السرعة البطيئة، بالإضافة إلى أدوات التوصيل منخفضة السرعة، وأدوات التوصيل عالية السرعة، والعتاد الحلزوني القوابض، وما إلى ذلك، فإن كفاءة النقل الإجمالية منخفضة. أي مشكلة في رابط واحد ستؤدي إلى فشل المطحنة في العمل بشكل طبيعي.

1.2 مبدأ عمل نظام الطحن

يظهر الشكل 2 هيكل نظام الطحن لمطحنة الفحم التي تعمل بالهواء. يتم إرسال المواد الخام (المصحوبة بالهواء الساخن عند حوالي 280 درجة مئوية) إلى جهاز التغذية الخاص بالمطحنة بواسطة معدات التغذية ويتم إدخالها بسرعة إلى غرفة التجفيف للجزء الدوار من المطحنة من خلال شلال التغذية والدوامة. توجد لوحة رفع بالداخل، تحتوي على كمية معينة من المواد الرطبة التي يتم تجفيفها عن طريق التبادل الحراري المكثف هنا، ثم تدخل غرفة الطحن من خلال الحجرة الوسطى، ومع وسط طحن الكرة الفولاذية، يتم صدمها وسحقها بشكل مستمر، أو يتم طحنها تحت تأثير البطانة مع الرفع والطحن وأخيراً الطحن إلى مسحوق الفحم، ومن ثم يتم إخراج مروحة السحب المستحثة الخاصة من المطحنة من خلال جهاز التفريغ للدخول في العملية التالية.

الشكل 2: رسم تخطيطي لهيكل نظام الطحن لمطحنة الفحم التي تعمل بالهواء

1. جهاز النقل 2. جهاز التفريغ 3. المحمل الرئيسي 4. جزء ناقل الحركة 5. الجزء الدوار 6. محمل الحذاء المنزلق في نهاية التغذية 7. جهاز التغذية

2 مبادئ المحركات غير المتزامنة والمحركات ذات المغناطيس الدائم

2.1 محرك غير متزامن

يتم توفير المجال المغناطيسي المثير للمحرك غير المتزامن عن طريق لف الجزء الثابت، ويتم استخدام تيار الإثارة لتوليد المجال المغناطيسي لفجوة الهواء، بحيث يشكل لف دوار المحرك تيارًا مستحثًا، وبالتالي توليد مجال مغناطيسي مستحث، يقود الدوار للتدوير، وسرعة الدوار غير متسقة مع سرعة المجال المغناطيسي الدوار. نظرًا لأن المجال المغناطيسي المثير يتم توفيره بواسطة ملف الجزء الثابت، فمن الضروري استخدام اللفات الموزعة على مسافة قصيرة لضمان درجة الجيب للمجال المغناطيسي للإثارة، كما هو موضح في الشكل 3، فمن الصعب جعل السرعة منخفضة متعددة الأقطاب . لذلك، غالبًا ما يتم استخدام المحرك التعريفي + طريقة التباطؤ الميكانيكي لتحقيق عملية منخفضة السرعة.

الشكل 3: اللف الموزع للمحرك غير المتزامن

يستخدم المحرك غير المتزامن فقط كجهاز تحويل الطاقة الكهروميكانيكية في نظام نقل المعدات الميكانيكية لتوفير الطاقة التي يحتاجها النظام، مما يجعل النظام يعاني من مشاكل مثل سلسلة النقل الميكانيكية الطويلة، وانخفاض الكفاءة، والآلية المعقدة، والتشغيل الثقيل وعبء أعمال الصيانة. من أجل تلبية متطلبات القيادة للحمل الأقصى للمعدات الميكانيكية، غالبًا ما يتم اختيار المحركات غير المتزامنة ذات الطاقة المقدرة الكبيرة نسبيًا، وتحتاج المحركات غير المتزامنة إلى جزء من الطاقة لتوليد مجال مغناطيسي للحفاظ على التشغيل العادي للمحرك، مما يؤدي إلى في معدل تحميل معظم المحركات بنسبة 60% إلى 80%. كما هو مبين في الشكل 4، فإن الكفاءة وعامل الطاقة منخفضان واستهلاك الطاقة مرتفع.

الشكل 4. منحنى العلاقة بين كفاءة المحرك غير المتزامن وعامل الطاقة ومعدل التحميل 2.2 محرك الدفع المباشر بالمغناطيس الدائم

2.2 محرك الدفع المباشر بالمغناطيس الدائم

تستخدم المحركات ذات المغناطيس الدائم أقطاب المغناطيس الدائم بدلاً من الأقطاب المثارة بالتيار. يتم وضع الفولاذ المغناطيسي في الدوار، والذي يمكنه توليد مجال مغناطيسي دون إدخال تيار. أثناء التشغيل، يدور الدوار والمجال المغناطيسي الدوار بشكل متزامن بمساعدة المجال المغناطيسي الدوار الناتج عن المغناطيس الدائم. لا تتطلب محركات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم تيار إثارة تفاعلية، ويمكنها تحسين الكفاءة وعامل الطاقة بشكل كبير، وتقليل تيار الجزء الثابت وفقدان الجزء الثابت، ولا يوجد بها فقدان لمقاومة الدوار أثناء التشغيل المستقر، مما يقلل الخسارة الإجمالية ويقلل المروحة وفقدان احتكاك الرياح المقابل. بالمقارنة مع المحركات غير المتزامنة، تتمتع المحركات ذات المغناطيس الدائم بهيكل دوار أبسط، ولا توجد ملفات إثارة، وفقدان أقل للنحاس في الجزء الدوار، ويمكن زيادة عامل الطاقة بنسبة 10% إلى 15% مقارنة بالمحركات غير المتزامنة بنفس المواصفات، كما هو موضح في الأشكال 5. .

الشكل 5. منحنى العلاقة بين كفاءة المحرك المتزامن للمغناطيس الدائم وعامل الطاقة ومعدل التحميل

على الرغم من أن استبدال المحركات غير المتزامنة بمحركات ذات مغناطيس دائم يحسن مستوى كفاءة الطاقة للمحركات، إلا أنه لا يزال يفشل في حل مشكلة سلاسل النقل الطويلة للمعدات الميكانيكية الكبيرة بسبب استبدال السرعة الثابتة. يتم توفير المجال المغناطيسي المثير لمحرك المغناطيس الدائم الأرضي النادر بواسطة الدوار، ويمكن تحقيق غرض التصميم لمحرك المغناطيس الدائم متعدد الأقطاب منخفض السرعة باستخدام اللف المركز للفتحة الجزئية الحقيقية. من خلال تصميم التكامل الكهروميكانيكي للمحرك والهيكل الميكانيكي، يتم إلغاء كل أو جزء من الوصلات الوسيطة لنقل الطاقة. لقد تم تحويله إلى حل محرك مباشر بمغناطيس دائم، والذي يمكنه تلبية متطلبات الحمل بشكل مباشر، وبالتالي القضاء على الحاجة إلى جهاز مخفض.

3 محرك دفع مباشر ذو مغناطيس دائم لتحويل التردد

3.1 مبدأ العمل لتنظيم سرعة تحويل التردد

يشير تنظيم سرعة تحويل التردد إلى تغيير التردد والجهد للمحرك بما يتناسب مع تحقيق الغرض من تنظيم سرعة المحرك الرئيسي للطاحونة. لديها العديد من المزايا مثل نطاق تنظيم السرعة الواسع ودقة التنظيم عالية السرعة وكفاءة التشغيل العالية. محول التردد هو الجهاز الرئيسي لتحويل التردد وتنظيم سرعة المحرك. وهو يتألف من مقوم، ووصلة DC وسيطة، وعاكس طاقة، وجهاز تحكم. إنه يحول الجهد الثابت والتردد الثابت AC الذي توفره الشبكة إلى جهد وتردد جديد. ، ومتصلاً باللف الثابت للمحرك لتحقيق تنظيم السرعة بدون خطوات لمحرك التيار المتردد.

3.2 تأثير محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير على القيادة البطيئة

يتكون جهاز القيادة ذو السرعة البطيئة لمطحنة الفحم التي تعمل بالهواء من محرك الفرامل، ومخفض القيادة البطيئة، والقابض، ويستخدم بشكل أساسي في تركيب وصيانة الطاحونة. عند تركيب واستبدال مكونات المطحنة وإصلاح الجزء الداخلي من المطحنة، يمكن تشغيل أسطوانة المطحنة لتعمل بسرعة منخفضة تبلغ 0.1-0.2 دورة/دقيقة. المطحنة التي تستخدم محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم لتحويل التردد يمكن أن تعمل بثبات عند التردد المنخفض لمحول التردد، مما يلبي احتياجات تركيب وصيانة المطحنة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تحقيق التحكم في تقريب المطحنة، ويمكن تحديد موضع أسطوانة المطحنة بدقة عن طريق إدخال قوس دوران المطحنة. يمكن لمحرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير أن يحل محل جهاز القيادة البطيئة تمامًا، ويقلل من استثمار المعدات، ويقلل من التأثير الميكانيكي للتروس الكبيرة والصغيرة التي يتم سحبها بواسطة المحرك البطيء.

3.3 نظام الفرامل

من أجل تجنب مخاطر السلامة المحتملة، من الضروري إضافة نظام فرامل إلى نظام القيادة لمحرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في توفير الكبح لمطحنة التحميل الكامل أثناء صيانة المطحنة أو استبدال البطانة لضمان سلامة الموظفين؛ عندما يفشل نظام تشحيم الطاحونة، محول التردد، المحرك، وما إلى ذلك أو يفشل خط الإنتاج، فإنه يمكن أن يوفر فرملة كاملة لطاحونة التحميل الكامل التي تعمل بسرعة عالية لتجنب تلف محمل الحذاء المنزلق أو المحمل الرئيسي للمطحنة.

3.4 مزايا محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم لتحويل التردد

لا يمكن للمحرك التقليدي غير المتزامن + محول التردد إزالة المخفض ومحطة الزيت المساعدة الخاصة به، ولم يتم تقليل أعمال الصيانة اللاحقة، ولم يتم حل مشكلة فقدان نقل الكفاءة لنظام القيادة؛ المحرك غير المتزامن الأصلي هو محرك ذو تردد غير متغير، ومن المرجح أن يؤدي تشغيل التردد المتغير على المدى الطويل إلى ظهور خطوط الجزء الثابت مع ارتفاع درجة حرارة القضيب، فإن عزل قضيب السلك يتقادم بشكل أسرع. يمكن أن يعمل محرك الدفع المباشر بالمغناطيس الدائم تحت التردد المقدر، ويتميز بخصائص عزم الدوران الثابت وعزم الدوران الكبير، ويمكن مطابقته بشكل أفضل مع محول التردد، وهو مناسب لظروف عمل مطاحن الكرة. لذلك، كما هو موضح في الشكل 7، استبدل المحرك غير المتزامن، والمخفض الرئيسي، ومحطة زيت المخفض الرئيسية، ومخفض ناقل الحركة المساعد، ومحرك المخفض، وخزانة/بادئ مقاومة الماء بمحرك دفع مباشر بمغناطيس دائم وعزم دوران عالي وسرعة منخفضة + خزانات محول التردد والمغذيات والمعدات الأخرى يمكنها تحسين الهيكل، وتقليل تكاليف الشراء، وتقليل نقاط فشل المعدات، وتحسين كفاءة النقل، وتقليل استهلاك الطاقة. في الوقت نفسه، يمكن تصميمه مباشرة كهيكل مقاوم للانفجار، ويلبي التصميم المقاوم للانفجار المتطلبات الكهربائية المقاومة للانفجار لبيئة تحضير مسحوق الفحم، مع هيكل بسيط وثبات قوي.

الشكل 7: رسم تخطيطي لهيكل المطحنة باستخدام محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم لتحويل التردد

1. جسم المطحنة 2. جزء ناقل الحركة 3. محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم لتحويل التردد

4 تطبيق التأثيرات

إن طاحونة الفحم التي تعمل بالهواء φ3.80 m×7.75 m+3.5 m والتي تم تكوينها في خط إنتاج الأسمنت لديها نظام نقل مجهز بمحرك تقليدي غير متزامن، ومخفض نهائي، وجهاز قيادة بطيء، وفرامل، وقارنة عالية السرعة، وسرعة منخفضة اقتران، مخلب، وما إلى ذلك، استخدم مقاومة الماء للبدء. معلمات المحرك الرئيسية مدرجة في الجدول 1. يتم استخدام الكرات الفولاذية كوسيلة للطحن، معدل التعبئة 23.5%، سعة التحميل 86 طن، الخرج 37.4 طن/ساعة، تيار التشغيل 125.6 أمبير، الجهد الكهربي هو 6000 فولت، واستهلاك الطاقة للمطحنة هو 29.6 كيلووات · ساعة/طن.

الجدول 1: معلمات المحرك غير المتزامن

تم تجهيز خط إنتاج الأسمنت الآخر بمطحنة فحم تعمل بالهواء φ3.80 m×7.75 m+3.5 m مع سرعة دوران تبلغ 16.7 دورة/دقيقة وقدرة إنتاجية مصممة > 42 طن/ساعة. مم، تم تمرير 95%، ومحتوى الرطوبة الشامل لمواد الطحن هو 9% إلى 14%.

إن مطحنة الفحم التي تعمل بالهواء مجهزة بتردد متغير محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم، الذي يعتمد محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو السرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي + وضع محول التردد، وهيكل جهاز النقل بسيط. يعتمد المحرك هيكلًا مقاومًا للانفجار للغبار. يتم توصيل عمود الترس الصغير للطاحونة برأس العمود الخاص بمحرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير من خلال اقتران الحجاب الحاجز. وفي نفس الوقت يتم إضافة نظام الفرامل لتحقيق التحكم بالسلامة، كما هو موضح في الشكل 8.

الشكل 8: مطحنة الفحم التي تعمل بالهواء لخط إنتاج الأسمنت

تستخدم مطحنة الفحم التي تعمل بالهواء الكرات الفولاذية كوسيلة للطحن، ومعدل التعبئة 23.5%، وقدرة التحميل 86 طنًا، والإنتاج 45.2 طن/ساعة، وحجم جسيمات المنتج النهائي 80 ميكرومتر وبقايا الغربال ≥ 3%. تم إدراج معلمات محرك الدفع المباشر بالمغناطيس الدائم لتحويل التردد في الجدول 2. في التشغيل الفعلي، يكون تردد التشغيل 44 هرتز، وجهد التشغيل 9360 فولت، وتيار التشغيل 76.7 أمبير، واستهلاك الطاقة للمطحنة هو 25.3 كيلو واط ساعة/طن.

الجدول 2: معلمات محرك الدفع المباشر بالمغناطيس الدائم ذو التردد المتغير

يتم سرد مقارنة نظام النقل لمطحنة الفحم التي تعمل بالهواء لخطي إنتاج الأسمنت المذكورين أعلاه في الجدول 3. بالمقارنة مع المحرك غير المتزامن التقليدي، فإن عامل الطاقة وكفاءة النظام لمحرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير تم مقارنتها بالمحرك غير المتزامن التقليدي. تحسنت بشكل كبير، كما تم تقليل استهلاك الطاقة للجهاز الواحد إلى حد ما. في الوقت نفسه، يكون تكوين نظام نقل الطاحونة أبسط، ويحل محل الهيكل المعقد التقليدي، ويقلل حجم نظام النقل، ومساحة أرضية المصنع، وجودة المعدات، مما يقلل من استهلاك المواد الخام وتكاليف الشراء، وتقليل نقاط الفشل وتكاليف صيانة النظام، وتحسين كفاءة وموثوقية ناقل الحركة.

الجدول بالحجم الكامل

إن مطحنة الفحم التي تعمل بالهواء والتي تستخدم محرك الدفع المباشر بالمغناطيس الدائم لتحويل التردد هي في حالة جيدة في الميدان، مع أداء مستقر، وقد تم تشغيلها بشكل مستمر وآمن، وقد وصلت جميع المؤشرات الفنية إلى متطلبات التصميم.

5 الخاتمة

يدمج محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم لتحويل التردد محرك المغناطيس الدائم والحمل الميكانيكي، ويغير وضع نقل المعدات الميكانيكية، ويزيل روابط النقل المختلفة، ويبسط إلى حد كبير سلسلة نقل المعدات الميكانيكية؛

(1) محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير يجعل نظام نقل المطحنة أكثر بساطة، ويقلل من تكلفة الشراء، ويقلل من حجم نظام النقل، ومساحة أرضية ورشة العمل، وجودة المعدات، ويقلل من الاستهلاك من المواد الخام ويحسن كفاءة النقل. إنها توفر استهلاك الطاقة للآلة الواحدة للمطحنة، ويمكن تحويلها مباشرة إلى هيكل مقاوم للانفجار مع ثبات قوي؛

(2) يمكن لمحرك الدفع المباشر بالمغناطيس الدائم ذو التردد المتغير أن يلبي احتياجات التركيب والصيانة للمطحنة، ويحقق التحكم في سرعة المطحنة، والذي يمكن أن يحل محل جهاز القيادة البطيء تمامًا؛

(3) المطحنة التي تستخدم محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم لتحويل التردد يمكن أن توفر المعدات مثل المخفض ومحطة الزيت التابعة له، مما يقلل بشكل كبير من نقاط فشل المعدات وعبء صيانة الماكينة؛

(4) من الضروري إضافة نظام فرملة إلى نظام القيادة لمحرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير لتحسين سلامة وموثوقية المطحنة.

(5) تطبيق أ محرك الدفع المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير في آلة الطحن مهم جدًا لتوفير الطاقة وتقليل استهلاك عملية الطحن. لديها مزايا تقليل تكلفة الطحن، وتحسين كفاءة الطحن، وتقليل استهلاك الطاقة لآلة الطحن. يوفر هذا التطبيق فكرة جديدة لتصميم المطحنة، ويمكنه تجميع البيانات والخبرة في تصميم وتطبيق مطاحن الفحم، وتشكيل معيار موحد، والذي له تأثير توضيحي رئيسي للتطبيق الواسع للمحرك المباشر ذو المغناطيس الدائم ذو التردد المتغير المحركات في المطاحن الجافة في المستقبل.