【摘要】：作为建筑工程、工业产业重要的原材料之一，水泥生产对我国城市化建设、工业化发展有影响。由于水泥的生产耗能大，水泥企业多借助最先进的生产工艺改良水泥生产工艺和设备。本文针对传统的水泥生产设备“风扫煤磨机”传统设备进行改进。以“提高电机运转，减少传统耗能”作为改造方向，现将研究分析阐述如下。
【关键词】：水泥厂风扫煤磨机；永磁直驱；改造探究
本次研究以水泥风扫煤磨机作为研究对象，分析其中永磁同步电动机以及高性能矢量变频器的生产运行需求。本次改造设计关注永磁同步电机的低速、扭转大、效能高等特点入手，通过改变驱动齿轮，调节变频器来实现速度调节，希望能够为降低设备耗能，提升企业运行质量奠定基础。
1.风扫煤磨机工作运行原理
扫视是水泥厂的主要设备，用于烘干兼粉磨煤粉。设备主要由进料装置、主轴承、回转部分、传动装置、出料装置、高压起动装置及润滑系统组成。原料经喂料设备由进料装载进入磨内，热风由进风管进入磨内，随着磨机筒体的旋转。风扫式是水泥厂的主要设备，用于烘干兼粉磨煤粉。设备主要由进料装置、主轴承、回转部分、传动装置、出料装置、高压起动装置及润滑系统组成。原料经喂料设备由进料装载进入磨内，热风由进风管进入磨内，随着磨机筒体的旋转，煤与热风在磨进行热交换，煤在磨内被粉碎和研磨，在煤被研磨的同时，细粉被通过磨内的热风，经由出料装置带出磨机。风扫煤磨机的主要装置有进料装置、回转筒体、液压系统以及润滑系统等构成，整个装置的回转筒体以及主轴承联合在一起，一起安装在水泥基础上。所有的驱动电机系统由点击、减速器以及开式齿轮综合构成。电机又将动力传给环绕在筒体边缘的齿轮，一起运行完成筒体宣传。粉末原理多是通过原料将喂料设备放入磨内，让其伴随着机筒的旋转，慢慢地进行热交换，经过磨内钢球不断磨损和研磨后，出料装置进而进入下一道工序。
2.永磁直驱系统和传统驱动装置之间的差异
2.1结构差异
传统的传统驱动装置系统内部有软启动器、异步电动机、小齿轮以及抱闸等，传统装置的顺序依次为异步电动机、减速器、小齿轮和筒体。经过软启动器启动后，整个装置又将动力传递给球磨机筒体。并依次让风扫煤磨机按照特定的速度进行运转。当慢驱动安装位于减速器的另一端时候，机械便正常脱离，也有助于设备的定期检修和维护。抱闸安装经过慢驱动电机输出控制后，其作用在于控制停机后的筒体稳定性，不让其发生转动，进而实现保护作用。
永磁直驱式风机，是一种风机设备，国内风力发电机主要包括永磁直驱风机和双馈风机两种。直驱型永磁风力发电机组是近几年推出的最新技术产品，主要针对传统型风机的弱点，全面进行了技术升级和改进，具有十分显著的技术优势，其最大的特点是风轮与发电机转子直联。
永磁直驱系统包含了软启动器、小齿轮、液压制动装置等，其传动顺序为永磁同步电动机到齿轮、筒体，二者驱动效率有明显不同；其中传统驱动系统的电机效率为92.3%，永磁直驱系统为96.3%；对比功率因数，传统的驱动系统为0.84；永磁直驱系统为0.96。
经过实验分析可知，永磁直驱系统的额定功率高。在低负载区域，永磁电机比普通的异步电机效率更高，这是因为永磁电机的转子上安装有永磁体，不需要通过电流便可以产生磁场。在运行中，由于永磁电机的高功率因数特征，也让其电流速度低于常规的普通异步电机，全面减少了损耗量。与此同时，转子上的无电流通过，也会减少电动机的铜损问题。
2.2效益差异
风扫煤磨机属于重载启动设备，因为设备的转动转矩较大，其选用的额定功率也远远大于实际的功率需求。在风扫煤磨机的生产中，电机一直处于一个较为稳定的低负载区域。在实际的生产实践中也可看著异步电机在低负载运行中效率不明显，且永磁同步电机在低负载时候也保持这一定的效率。
2.3其他效益对比
由于风扫煤磨机的生产环境恶劣，主要的生产装置如传动装置完全暴露在灰尘环境中，无法保证减速器的润滑系统质量，因此也经常存在减速器齿轮、轴承以及润滑损坏的问题，严重影响了设备的生产作业效率。其中永磁直驱系统也将永磁电机和小齿轮连接在了一起，不需要如传统传动装置后加减速器或者润滑剂，极大减少了故障的发生，也杜绝了润滑油对环境污染的影响。
3.相关案例研究分析
本次研究选取某水泥厂风扫煤磨机作为研究对象，通过改造MFB3490型号风扫煤磨机系统，分析设备稳定状况，观察其节能效果。
3.1改造前装置研究分析
改造前装置的主要参数如下（如1 所示）：
（图1 改造前设备参数分析）
改造前，该风扫煤磨机的传动装置为：“三相异步电动机”，需要外加驱动减速器，（连接小齿轮）。连接大齿轮后让其发生传动，带动磨机转动。为了保证减速器的润滑冷却要求，也在装置周围配置了减速器控制柜，慢驱电动机以及抱闸系统。针对传动装置特点研究，该传动系统的运用环节复杂，且设备运行效率低，振动幅度大，噪音影响大，减速器的漏油问题较为严重，也会影响现场施工质量，还会浪费大量的人工劳动力。
3.2改造后设备运行研究
经过改造后，永磁同步电动机的额定电压为10kv；采用TBVF-800YC/60装置，其额定功率为800kw，额定转速限定为140r/min。变频控制柜额定电流为63A。
经过改造后，系统采用了低速永磁同步电机，有效代替了传统的异步电机、减速器等装置，运行时候不需要添加润滑剂，也有效杜绝了现场的油污污染问题，真正实现了同步处理。且永磁同步电机采用了变频控制和启动装置，生产人员也可以结合现场的工艺变化调整转速，适应工艺生产。
3.3改造前后耗能对比
本改造计划结果表示，通过将传统的异步电机驱动系统（每吨耗电量为31.25（千瓦时）），改造成永磁直驱系统（每吨耗电量为27.14（千瓦时））；节约了4.11（千瓦时）/吨的电量。
4.结语
综上所述，通过案例分析和计算研究表示，永磁直驱系统可运用在风扫煤磨机机械生产中，经过改造后的风扫煤磨机可以节约了4.11（千瓦时）/吨的电量，也可以减少润滑油、减震装置等投入，减少了现场设备维护劳动力资源，也有利改善了传统生产中，灰尘、油污多的形象问题。经过综合研究分析，永磁直驱系统改造风扫煤磨机可以提升装置的经济效益和社会运用价值，建议研究推广。
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