浅析永磁同步电动滚筒在带式输送机的应用

周伟

摘  要：通过对介绍永磁同步电动滚筒的工作原理，分析永磁同步电动滚筒相对一般的带式输送机电动滚筒系统的优势，根据该系统的特点，描述了其推广价值与其在矿井下运式带式输送机的应用。

关键词：带式输送机;节能;永磁同步

1.引言

我公司主要承揽井下掘进作业，生产期间会大量使用带式输送机，其主要的组成部分分为驱动装置、传动装置以及机身运行结构等，其中驱动装置作为动力源，其各项参数以及安装位置都会影响带式输送机的驱动能力。而作为公司日常生产中的主要运输设备，带式输送机运行期间的稳定性、运输效率直接影响着掘进工作的单进水平;设备的购买费用、运行期间的电力消耗以及日常的维护维修费用直接影响着生产成本，因此，站在公司的生产与经营层面分析，研究、推广、使用永磁电动滚筒驱动带式输送机具有十分重要的意义。近年来，煤矿“四化”建设逐步推进，永磁同步电动滚筒已开始应用于煤矿井下带式输送机，因此，本文对永磁同步电动滚筒进行了研究，重点介绍其工作原理以及在带式输送机的应用的优点。

2.带式输送机的驱动装置及选型

2.1带式输送机的驱动装置

本文中提到的永磁同步电动滚筒以我公司现使用的永磁同步电动滚筒带式输送机为例，其驱动部分主要由2台STYB55-（1.0～4.0）-800×（800～1400）（660/1140）永磁电滚筒、1台BPJ1-2×75/1140型矿用隔爆型兼本质安全型低压交流变频器组成。永磁同步电动滚筒是通过永磁体来建立磁场，不需要通过励磁电流来产生磁场，从而避免了产生磁场期间的励磁损耗，因而功率因数高、电流小、损耗低，更加节能环保。同时，采用变频器控制，转速可根据运运量需求来进行调整，从而满足设备需求。

2.2带式输送机驱动装置的选型

带式输送机驱动装置的选型，必须根据带式输送机所需承载的运输任务、带速、运输距离、巷道起伏等方面进行选型。因永磁同步电动滚筒驱动带式输送机时，减少了减速机构、缓冲机构、传动机构，从而减少了系统运转期间的功能损耗，故我公司在DSJ80/40/2*55型传统带式输送机上直接使用同功率的永磁同步电动滚筒代替了原有的电机减速机的驱动机构，带速在0-3.15m/s的可调范围，从设备的各项参数上确保了永磁同步电动滚筒驱动的带式输送机能满足生产需要。

3.永磁同步电动滚筒的优势及控制原理

3.1永磁同步电动滚筒的控制原理

永磁同步电动滚筒通过磁场来实现电能和机械能的能量转换，利用由稀土永磁材料钕铁硼制成的永磁体建立磁场，且没有励磁损耗。当通入特定频率的三相交流电至永磁电动机的三相定子绕组后，会产生一个旋转磁场，该磁场可同步转速推移。钕铁硼稀土等永磁材料具备相当高的磁能积，少量的永磁体便能产生足够的电机磁能积，并且拥有高强度、矫顽力的剩余磁感应。然后将外转子表面当做驱动滚筒表面并包胶（阻燃性、抗静电性材料），与输送带直接接触，摩擦驱动输送带运动。

3.2传统滚筒驱动系统的弊端

1.驱动系统效率低。一般而言，带式输送机驱动系统的电机功率是根据使用工况的最大载荷选取的，而通常实际生产中的负载率不足70%，基本都出现“大馬拉小车” 的情况。因此导致带式输送机驱动系统效率不高，造成了一定的能源浪费。

2.设备事故率高。传统的布置方式由于其环节多、占用空间大并且时常发生电机、减速器、液压联轴节导致的设备事故。同时设备难以安装，减速机零配件更换与联轴器找正的时间过长，还存在设备噪音大和轴承磨损严重等诸多问题。

3.散热问题严重。油冷与风冷的散热效果都不强劲，电机绕组经常因为过热产生故障。设备保护系统不可靠，电机燃烧事故频繁，时常影响生产。

3.3永磁同步电动滚筒的优势

永磁同步电动滚筒系统优势如下：

1.安装容易便捷。系统结构简单，无电机、减速机机构，占用空间小，与普通机械滚筒大小一致，非常适用于空间狭小的掘进巷道。

2.重载起动性能强。系统具有大转矩的特点，永磁同步电动滚筒能稳定输出的起动转矩达到了额定负载转矩的两倍，有效避免了重载难起动的情况发生。

3.系统无需维护。永磁同步电动滚筒不需要减速机、联轴器等中间机构，从而避免了减速机的注油维护、联轴器的机械磨损，更有效的减少了巡检的工作量，节省了大量人力、物力。

4.调速性能卓越。永磁同步电动滚筒系统可以通过生产中的出煤量而调整频率，从而调整带速，能够降低输送带的磨损和设备损耗，低速变频调速工况下节能效果更为明显。

5.信息化程度高。该系统支持多种通信接口的连接，通过与上位机的通信，可以实现在线监控，从而能及时发现过压、过流和欠压等多种问题，能够有效保障系统运行的安全稳定。

4.永磁同步电动滚筒的应用及节能效果

我公司通过在建庄矿业使用2*55kw永磁同步电动滚筒与同功率的电机、减速机驱动的带式输送机进行对比分析得出：永磁同步电动滚筒驱动的带式输送机在使用期间跟传统驱动方式比较而言，运行更加可靠性、传动更加简化、传动效率更高、噪声更低，并且不需要日常的维护与检修，省去大量的人力、物力，同时配备变频调速，使得永磁同步电动滚筒系统拥有极其可观的节能效果。通过使用发现永磁同步电动滚筒带式输送机的运行成本明显低于传统驱动的带式输送机，分别体现在电力成本、维护维修的人工成本、日常保养的材料成本等方面，我公司认为该驱动系统应用价值较大，并在后期生产逐步向全公司推广。

5.结语

永磁同步电动滚筒带式输送机的工作效率达到了90%，永磁电动滚筒的功率因数无限接近于1，通过永磁同步电动滚筒驱动的带式输送机在运转过程中因减少了电机、联轴器与减速机等环节，故而减少了各连接点的隐患;因减少了减速机构、缓冲机构、传动机构，故而减少了系统运转期间的功能损耗，提升了电能的利用率;同时因永磁同步电动滚筒采用封闭式内循环水冷机构，较电机的风冷方式显著的提升了冷却效果，且不需要拆卸，原则上降低了维护成本，提高了工作效率，同时确保了设备运转的可靠性。

永磁电动滚筒带式输送机的驱动结构更简洁，简化了传统带式输送机由电机、联轴器、减速机、滚筒组成的驱动结构，一是永磁电动滚筒和输送带直接可靠接触，传动平稳，减少了多环节造成的能量损耗，有效降低了噪音;二是使设备整体故障率降低，维修维护量减少，间接的降低了职工们的劳动强度;三是使得输送机尺寸减小，占用更小的空间，可以将巷道尺寸设计的更小，减少矿压的影响。通过以上种种原因，永磁电动滚筒在带式输送机上的应用值得推广使用。

参考文献

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