Шаровая мельница

Регистром объема является расходомер или пульпомер 25 (рис.5). При ручном регулировании классификаторщик, следя за показанием пульпомера, соответственно меняет производительность по подаче и расходу воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.  ОБОСНОВАНИЕ  ВЫБОРА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

С точки зрения технико-экономических показателей синхронные двигатели обладают рядом существенных преимуществ перед другими электродвигателями. Синхронные двигатели имеют высокий коэффициент мощности и работают с опережающим cosφ в установках большой мощности.

Способность синхронного двигателя отдавать в сеть, как уже говорилось ранее, регулируемую реактивную мощность существенно улучшает режимы работы потребителей электроэнергии и питающей сети в целом.

Коэффициент полезного  действия современных синхронных двигателей достигает значения 96-98%.

Важным достоинством синхронных двигателей в конструктивном отношении является больший воздушный зазор, чем у асинхронных двигателей. Поэтому изнашивание подшипников почти не изменяет свойств синхронных двигателей, не ухудшает его характеристик и не приводит к механическим авариям типа задевания ротора о статор. И, наконец, важным преимуществом синхронных приводов является их работа с постоянной скоростью вращения.

С точки зрения перегрузочной  способности синхронные двигатели  занимают особое положение. Во-первых, синхронные двигатели характеризуются линейной зависимостью статической перегрузочной способности от напряжения питающей сети, тогда как асинхронные двигатели – квадратичной зависимостью. Во-вторых, синхронные двигатели в силу свойств синхронного режима обладают различной перегрузочной способностью при постепенном и мгновенном повышении нагрузки. При автоматическом регулировании возбуждения перегрузочную способность синхронного двигателя можно изменять.

Отмеченные особенности  и явились причиной предпочтения к применению синхронного двигателя в приводе шаровой мельницы.

Для расчёта мощности мельниц применима очень точная формула, полученная Всесоюзным теплотехническим институтом (ВТИ, Москва) и Центральным  котлотурбинным институтом (ЦКТИ, Ленинград) при испытаниях углеразмольных мельниц. Мощность на валу двигателя шаровой мельницы определяется по следующей формуле:

 

N_В.ДВ = N_хол + N_ш = 25,8 + 972,7 = 998,5 кВт,                      (10)

 

    где N_хол – мощность холостого хода (без шаров и материала),

N_ш – расход мощности на движение шаров и материала, включая дополнительную мощность на трение в цапфах от веса шаров.

     Мощность холостого хода, отнесенная к оси барабана, определяется:

 

,          (11)

 

  где    D – внутренний диаметр мельницы, м;

      L  – внутренняя длина, м;

            Ψ – коэффициент относительной скорости:

                               ,                                       (12)

 

  где    n – скорость вращения барабана, об/мин;

  n_кр – скорость вращения барабана, соответствующая

 критической скорости, об/мин:

                        

.          (13)

Полный расчёт мощности определяется:

                   (14)

где γ₀ – вес единицы объёма шаров вместе с материалом, находящимся между шарами, γ₀ = 4,9 т/м³;

φ^0.9= 0,485 – величина, которая определяется при φ = 0,45.

Установочная (номинальная) мощность двигателя назначается  с некоторым запасом по отношению  к необходимой мощности на валу:

 

N_ДВ = (1 + K_yст)∙ N_В.ДВ = (1+0,10)·998,5 = 1098 кВт,    (15)

 

где К_уст – коэффициент запаса, или установочный коэффициент. Обычно К_уст назначают в зависимости от ожидаемых колебаний нагрузки и возможных пиков её. В среднем для барабанных мельниц считается нормальным запасом 10%, т.е. принимают  К_уст = 0,10 .

Выбираем по рассчитанной мощности двигатель типа        4СДМ-1500S-36 с параметрами, представленными в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

Наименование	Величина	Ед. изм.
Номинальная активная мощность, РН	1120	кВт
Номинальное напряжение, UH	6	кВ
Скорость вращения, n	166,7	об/мин
Коэффициент мощности, cosφ	0,9	–
КПД, η	93,7	–
Мп/Мн	1,1	–
Iп/Iн	6,5	–
Мк/Мн	2,5	–
Мmin/Мн	1,6	–

 

Таблица 2. Номинальные  параметры двигателя типа 4СДМ-1500S-36

 

 

Двигатель 4СДМ предназначен для привода шаровых и стержневых мельниц. Режим работы – S1. Двигатель  предназначен для работы в условиях умеренного климата при температуре  окружающей среды от  +1° до  +40° С .

Конструкция исполнения двигателя – IM7311. Изоляция обмотки статора – термореактивная. Класс изоляции обмотки ротора – “F”. Обмотка соединена в звезду и имеет 6 выводов; коробка выводов расположена снизу корпуса в фундаментной яме.

Двигатель рассчитан  на пуск при номинальном напряжении с включенным в цепь обмотки возбуждения разрядным резистором. Возбуждение – от тиристорного возбудителя типа ВТЦ-2.

Подшипники скольжения с кольцевой смазкой. Средний  уровень звука – 85 дБА (по шкале A). 

Пусковые свойства СДМ  характеризуется начальным пусковым моментом и моментом входа в синхронизм, численно равным максимальному моменту сопротивления нагрузки, при котором ротор еще втягивается в синхронизм с подсинхронной частоты вращения, составляющей обычно (0,95 – 0,97)n_с. С энергетической точки зрения наиболее выгодным является режим работы СДМ вблизи точки номинального момента, поскольку это соответствует максимальному значению КПД и допустимому превышению температуры.

Показатели надежности: коэффициент готовности 0,98, ресурс до первого капитального ремонта 45000 ч. Срок службы 20 лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.  КОНСТРУИРОВАНИЕ  СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

В управление синхронным электроприводом входит управление высоковольтным выключателем синхронного  электродвигателя и его возбудительным устройством. Совместное управление этими элементами обеспечивает пуск синхронного двигателя и автоматическое восстановление его рабочего режима после различных внешних воздействий (коротких замыканий, действий противоаварийной автоматики, наброса нагрузки, просадки напряжения и др.), а также остановку электродвигателя при действии технологических и релейных защит двигателя или команды на остановку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1 .  ТРЕБОВАНИЯ  К СХЕМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

 

При конструировании  схемы автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронного электродвигателя должны учитываться следующие требования:

1. Простота и высокая надежность работы всех элементов управления.
2. Уменьшение до минимума числа релейно-контакторных элементов, добавочных сопротивлений, создание схем управления на полупроводниковых элементах.
3. Незначительная потребляемая мощность схемами управления; питание цепей управления должно осуществляться от общих трансформаторов.
4. Стабильность системы с автоматическим регулированием возбуждения при обеспечении заданного режима работы синхронного двигателя.
5. Наименьшее возможное запаздывание в передаче сигналов управления, обусловленное инерционностью АРВ, что достигается максимальным повышением быстродействия АРВ.
6. Сохранение устойчивой работы электропривода при изменении режимов питающей сети.
7. Технико-экономические показатели.

 

 

 

 

 

При выборе схемы регулирования  возбуждения синхронного двигателя  уместны следующие рекомендации:

1. Автоматические регуляторы возбуждения должны обеспечивать устойчивую работу синхронных двигателей при заданных режимах нагрузки;
2. Автоматические регуляторы возбуждения синхронных двигателей должны способствовать поддержанию нормального напряжения в узле нагрузки, к которому они подключены при допустимых тепловых режимах синхронного двигателя;
3. АРВ должны способствовать обеспечению минимума потерь энергии в двигателе и в системе электроснабжения;
4. Для повышения устойчивости синхронных двигателей и выдачи реактивной мощности при кратковременных снижениях напряжения во всех случаях должна использоваться релейная и параметрическая форсировка возбуждения.

 

По параметрам регулирования  автоматическое регулирование возбуждения синхронных двигателей производится по следующим законам:

1. АРВ в функции напряжения статора.
2. АРВ в функции полного тока статора.
3. АРВ в функции поддержания реактивной мощности.
4. АРВ в функции мощности на валу приводного механизма.
5. АРВ в функции коэффициента мощности.
6. АРВ в функции внутреннего угла θ и его производных.
7. Комбинированные системы АРВ.

 

При проседании напряжения имеется опасность потери устойчивости синхронного двигателя привода и выхождения его из синхронизма, поэтому необходимо для обеспечения бесперебойной работы использовать систему автоматического регулирования возбуждения.

Задача выбора системы  автоматического регулирования возбуждения двигателя сводится к обеспечению оптимального управления, то есть выполнению определенных заданных критериев:

1. Функциональных – обеспечение функционирования системы АРВ с определенными показателями (с максимальной перегрузочной способностью, максимальным быстродействием, динамической устойчивостью и др.);

2. Технико-экономических  – минимум затрат электроэнергии, максимум КПД.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2 .  СРАВНИТЕЛЬНАЯ  ОЦЕНКА РЕГУЛЯТОРОВ

ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО  ДВИГАТЕЛЯ

Система АРВ в функции напряжения применяется при значительных снижения напряжения на шинах потребителя из-за дефицита реактивной мощности в системе и при низкой пропускной способности линий электропередачи и питающих линий для класса синхронных электродвигателей большой мощности, способных обеспечить узел нагрузки необходимой реактивной энергией. При резких просадках напряжения 0.5-0.6U_H эффективность работы АРВ снижается из-за невозможности получения нужного диапазона регулирования тока возбуждения по тепловым соображениям и необходимой перегрузочной способности.

Система АРВ в функции  реактивной мощности вытекает из характерных  свойств синхронного двигателя: возможности отдачи реактивной мощности в электрическую сеть при одновременной  выработке механической энергии. При оценке такого регулирования считается, что оно нецелесообразно для повышения перегрузочной способности и улучшения работы энергосистемы. При колебаниях напряжения в сети в таких регуляторах надо вводить коррекцию по напряжению.

Система АРВ в функции коэффициента мощности не рекомендуется для синхронных двигателей большой мощности ввиду большого требуемого диапазона изменения тока возбуждения и связанного с этими колебаниями напряжения в узле нагрузки. Кроме того, в этом случае уменьшается отдача реактивной мощности в электрическую сеть против возможной на 30-50 %.

Система АРВ в функции  тока статора и его составляющих, являясь наиболее простой и работоспособной, не позволяет получить нужного быстродействия (т.к. контур тока имеет свою постоянную времени) и имеет склонность к потере устойчивости при больших коэффициентах усиления (положительная обратная связь). Автоматическое регулирование в функции тока и производных нашло применение в основном при типовых нагрузках.