山东某发电厂是山东省最大的火力发电厂之一,装机容量达万千瓦。发电厂内部装备有8台立磨式磨煤机,用于将原煤碎磨成细小粉煤,为锅炉供料。原磨煤机均采用YZR型异步电机驱动,使用年限已达15年,效率较低,故障率较高。为此,发电厂决定对磨煤机进行技改,通过改造驱动电机提高磨煤系统效率。

在改造前，磨煤机的传动系统采用了传统的电机和齿轮箱结构。这种结构虽然可以实现磨煤机的正常运转，但是存在一些问题。首先，齿轮箱需要经常进行维护和更换，这样会增加维护成本。其次，齿轮箱的故障概率也比较高，容易影响系统的稳定性。因此，我们需要对磨煤机进行改造。

采用西屋电气传动立式磨机专用MAX-VM永磁同步电机与ADX变频器构成的驱动系统,可以很好解决上述问题,实现立式磨机的节能改造与性能升级。

MAX-VM永磁同步电机：

西屋电气根据立式磨机特点研发立式磨机专用MAX-VM系列电机，可满足立式磨机对驱动电机的各项苛刻要求,实现安全、高效、可靠的运行：

结构简单：高功率密度,体积小、重量轻。

宽速范围：立式磨机在工作过程中需要完成粗碎、细碎等不同阶段的工作,MAX-VM具有优良的速度调节性能,能很好满足立式磨机的宽速要求。

永磁体励能力强：实现低速大扭矩、转子结构简单，提高了设备的可靠性、维护性

高功率因数：空载电流/额定电流2.5%左右。

高效率：25%-%负载率范围内效率均高于90%。

防尘防护设计：立式磨机工作环境存在较大的粉尘,MAX-VM采用密闭式防护结构,采用防尘电机轴承和END盖,避免粉尘侵入电机内部。

结构稳定耐振动：立式磨机工作时会产生较大的振动和冲击,所以其驱动电机需要具有很强的抗振设计,通常采用机座、

电机套筒等进行加强,确保电机结构强度。

无需励磁调节：控制简单。

ADX立式磨机专用变频器

ADX是西屋电气设计制造的集国际尖端电力电子技术和矢量控制技术于一体的单元串联型高压传动，它通过移相整流变压器极大的抑制了网侧输入谐波电流，通过多级H桥功率单元级联的方式实现电压叠加，得到几近完美的高压正弦波输出，无需加装任何滤波器即可直接驱动高压电动机。

·谐波无忧：集成移相变压器，提高整机功率因数，消除谐波对电网的干扰

·电机的优质驱动：共模电压和du/dt小，无明显转矩脉动，老设备变频改造，无须更换电机；电机不再需要附加绝缘，对控制距离没有严格要求，多种电机轻松驱动

·强大的控制系统：使用最尖端微处理器组成的控制系统驱动单元多电平PWM控制，提供正弦波电流输出

·平稳运行：即使在低转速时，也能提供比较大的力矩输出

·友好的操作界面：触摸屏操作界面，可通过RJ45接口和PC互动做在线运行波形采集

·高率便捷：传动自带“软启动”功能，电机启动从零速度加速的过程中，逐渐增加输出功率，保持额定输出转矩，从而不对电机产生任何输入涌流，并减少影响电机使用寿命的机械冲击。

·应对不稳定电网闪断：变频器以单元母线电压为电源支撑，自动调节运行频率，最大可支持6秒断电续航时间设定，断电续航期间电源恢复可自动启动到设定频率，保证生产连续性。

立式磨机专用的永磁同步电机驱动系统,采用高效电机与精密变频器相结合,可以很好推动立式磨机的节能改造与自动化,提高立式磨机的运行性能与整体效率,降低维护成本,是节能减排和提质增效的理想选择。

立式磨机永磁同步驱动系统优势：

安全可靠：结构简单，转子无电流不发热，剔除减速机，减少故障率。

运行稳定：剔除问题多发的垂直轴伞齿副及高速级齿轮箱，针对性消除故障点，传动效率高。

节省空间：精准缩短驱动链，节省安装空间设备集成，体积小占空比小。

免除维保：无高速旋转部件，系统故障率大幅下降，基本实现免维护，为用户节省大量维保费用。

工作时间长：剔除易损件，减少故障点和故障维修及检修时间，给企业带来更多回报。

电网安全：变频软起动，电网冲击小，（变频启动、工频运行）启动电流小。

高效环保：低转速大扭矩永磁电机同轴驱动低速级齿轮刷；大幅度提高驱动系统运行效率，年均节电10%以上。

无差别替换：满足安装尺寸，可替换“异步电动机+减速器”系统，为企业创造更多价值。

改造后，我们采用了永磁直驱电机来替代传统的电机和齿轮箱结构。永磁直驱电机是一种高效、低噪音、低振动、高精度的电机，可以直接驱动负载，不需要传动装置。这样可以大大降低维护成本和故障概率，并且提高系统的稳定性。

在改造过程中，我们还需要解决一些技术难题。首先，由于永磁直驱电机没有传动装置，需要重新设计磨煤机的结构，使其能够适应新的电机。其次，永磁直驱电机需要配合变频器使用，以实现对电机的精确控制。最后，我们还需要进行现场测试和调试，以确保改造后的磨煤机可以正常运行。

通过改造，我们成功地将发电厂内的磨煤机从传统的电机和齿轮箱结构改造成了永磁直驱电机结构。这样可以大大降低维护成本和故障概率，并且提高系统的稳定性。同时，我们也解决了一些技术难题，为其他类似设备的改造提供了参考。

经评估论证,发电厂选择采用永磁直驱电机代替原异步电机。采用永磁直驱电机直接驱动磨煤机主轴,省去联轴器、齿轮减速器等中间传动装置,可以显著提高传动效率。同时,永磁电机具有功率密度高、效率高、调速范围广等优点,非常适合磨煤机这类需要大扭矩和变速运行的应用场合。

改造步骤：

1.拆除原异步电机及其辅机,并进行基础处理。

2.安装永磁直驱电机主体,采用橡胶减震装置以减小震动。

3.连接永磁电机水冷系统,以持续为电机冷却。

4.连接永磁电机控制系统,实现无级调速控制。

5.调试联轴系统,使转子达到精确的静平衡状态。

6.测试无负载运转情况,检查电气参数是否正常。

7.空载试运行1小时,检查机械异常振动噪音。

8.进行负载试运行,检验各项功能指标,完成改造。

通过采用永磁直驱电机,磨煤机的能效指标和运行情况都得到显著改善:

1.磨煤系统传动效率提高8%。

2.电机效率提高10%以上。

3.磨煤机整体系统能耗降低12%。

4.磨煤机噪音降低8分贝。

5.电机采用水冷,运行更加可靠稳定。

6.电机控制更加准确,磨煤粒度分布更均匀。

7.电机无铜损和火花问题,安全性大幅提升。

8.节省维护成本

通过此次磨煤机改造,总结了以下经验:

1.永磁直驱电机可明显提高大功率机械设备传动效率。

2.控制策略对系统效果至关重要,要注重参数优化。

3.改造过程中要细致准备,确保安装精度。

4.改造后要充分测试,验收各项指标。

5.改造效果要量化统计,作为后续推广的依据。

通过这次成功案例,我们总结出了永磁直驱电机改造大功率机械设备的设计思路和工艺流程。后续我们将进一步推广这一技术,对发电厂其他机械设备进行改造,使系统效率和节能效果更加显著。这次磨煤机改造永磁直驱电机的实践证明,这种方案可以明显提高大型机械设备传动系统的效率、节能效果、产品质量以及可靠性。我们将进一步推广这一技术,以期更大规模地实现公司能效提升目标。