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大型球磨機、風機類設備采用軟啟動安全聯軸器
2018-10-13 04:06
一、采用軟啟動安全聯軸器的必要性

    大型球磨機、風機類設備由于其鋼球填充量較大(一般在35~85噸),或其轉動部分自重較大,有較大的轉動慣量,屬于大慣量啟動類設備,其驅動電動機的啟動為帶滿載啟動。以球磨機為例,電機行業為使電動機能順利啟動球磨機,在Y系列電動機的基礎上,通過加長鐵芯、提高啟動能力、增加堵轉電流等措施,研制了球磨機專用電動機YTM系列。球磨機的啟動解決了,但下列危害依然存在:
(1)當電動機啟動時,球磨機的轉動慣量直接加載到電動機上,造成電動機滿載啟動,啟動電流過大,大電流持續時間長,對電動機及電網均有不良影響。
(2)由于電動機從零速開始大轉矩啟動,機械部分無緩沖時間,對機械部分產生遠高于工作負荷的沖擊載荷,對傳動系統的齒輪齒牙及對輪的聯接銷均有不良影響,長期積累易使齒輪損壞及對輪斷銷。
(3)當電機停機時,磨機的反向擺回會產生較大的瞬時反向力矩,由于傳動系統為剛性聯接,此力矩會瞬時作用于電機轉子,使電機轉子瞬時反轉,由于大電機的轉子自重較大,這種工況使傳動系統產生反沖擊,仍會造成不良影響,
(4)球磨機的傳動鏈較長,其末端為開式傳動,由于沖擊載荷造成的潛在損壞或其他原因往往會造成傳動系統振動或對輪的聯接銷的斷銷,直接影響生產。
因此,改進球磨機、風機類設備的傳動系統,使電動機近似空載啟動,減少沖擊載荷,吸收反沖擊,吸收系統振動是保證球磨機、風機類設備長周期穩定運行的重要措施。
采用軟啟動安全聯軸器可起到近似空載啟動,減少沖擊載荷,吸收反沖擊,吸收傳動系統振動的作用。
 
圖1表示了電動機啟動過程中的轉矩變化曲線。
 
 
   

 
圖1  電動機啟動過程的轉矩變化曲線
Ts—啟動轉矩   TDmax—最大轉矩   TN—額定轉矩    nN—額定轉速

圖2表示了球磨機啟動過程中,傳遞到電動機上的需克服的轉矩Tw的變化曲線。


 
圖2  球磨機啟動過程的轉矩變化曲線
TN—額定轉矩    TDmax—最大轉矩   nN—額定轉速

 
綜合圖1、圖2可知,在電動機的啟動過程中,球磨機傳遞給電動機需要克服的轉矩的幅值變化與電動機所能產生的轉矩幅值的變化正好相反。當電動機的Ts大于球磨機的TFmax時,電動機能帶起球磨機,但這時TDmax則遠大于TFmax,電動機為“大馬拉小車”,當Ts小于TFmax時,雖然TDmax大于TFmax,但其不在同一時段出現,則電動機啟動困難。

球磨機在n≈0時,傳遞給電動機需克服的轉矩最大,而此時,由于n≈0,電動機的轉差率s=1,其轉子電動勢本身就很大,加上電動機滿載啟動,使電動機的啟動電流很大,且持續時間長,也造成機械部分的沖擊載荷加大。

由上述分析可知,假定在電動機啟動到n接近nN時,球磨機的最大轉矩TFmax才能傳遞到電動機上,電動機此時的轉差率s≈0,且可以用TDmax克服TFmax,將充分發揮出電動機的容量,也可使電動機的啟動電流下降,這種特性,我們稱之為電動機的軟啟動。采用軟啟動安全聯軸器可達到此效果。

二、軟啟動安全聯軸器對電機及工作機的保護作用

1.如上面分析,在設備的啟動過程中可減緩啟動沖擊,將降低傳動系統機械零部件的啟動負荷;降低了啟動電流,縮短了峰值時間,減少了能耗。
2.當電機停機時,磨機的反向擺回產生的較大瞬時反向力矩在聯軸器中得到釋放,避免了傳動系統的反沖擊;
3.由于聯軸器中傳力介質為大量小直徑的鋼球,這些鋼球在傳力過程中相互間的彈性運動,產生了較好的吸振作用,可吸收傳動系統的振動。

三、工程實踐

西安帆力機電技術有限公司生產的軟啟動安全聯軸器已在球磨機、風機上安裝使用許多,經過用戶多年的應用,實踐證明對設備起到了良好的保護作用,如某廠球磨機(電機功率1120kW、轉速984rpm)安裝使用軟啟動安全聯軸器后,啟動電流峰值降到204A(工作電流88A),啟動過程柔和,啟動時間為9秒;再如某廠球磨機(電機功率1800kW、轉速594rpm)之前傳動系統零部件易損壞,安裝使用軟啟動安全聯軸器后傳動系統運行平穩,僅低速齒軸由1~2年更換延長為4~5年更換,節省大量資金;再如某廠球磨機(電機功率355kW、轉速740rpm)傳動系統一直有振動現象,振動值達8~9mm/s,安裝使用軟啟動安全聯軸器后振動值降為4.2mm/s;再如某廠排粉機(電機功率900kW、轉速1500rpm)安裝使用軟啟動安全聯軸器后,啟動過程電流峰值下降70%以上,啟動過程柔和;因此在球磨機、風機類設備上安裝軟啟動安全聯軸器對設備的長周期穩定運行可起到良好效果。




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