基于双滚筒皮带系统电机转速不匹配的电气研究

基于双滚筒皮带系统电机转速不匹配的电气研究谭明军1（1.中国铝业山东分公司热电厂，山东淄博255051）摘要：中国铝业山东分公司热电厂输煤系统10#皮带为双滚筒电机正反转运行，正常运行方式为一台接触器下接两台电机同一方向运行，在两台电机同铭牌参数同厂家内部机械磨损程度相同理想情况下，两滚筒电机转速相同同时出力。在两台电机转速不同的情况下，转速较慢的电机不出力反而起阻力作用，根据皮带运转情况和对电机电流的测量，从电机磁场理论上进行分析，并最终找到了双滚筒皮带系统电机转速不匹配时转速较慢电机起阻力作用的原因。关键词：双滚筒皮带电机转速不匹配电机磁场1引言中国铝业山东分公司热电厂输煤系统10#皮带为双滚筒电机正反转运行，正常运行方式为一台接触器下接两台电机同一方向运行，另接触器可实现反向运行。一次烧坏电机事故后更换一台其它厂家的同参数电机，换好在试车过程中，通过测量运行电流，与之前对比发现两台电机电流同时增大，经过检查排除机械原因后，判断为两电机转速不同所致。2下面对双滚筒皮带系统电机转速不匹配问题进行详细阐述2.1我厂输煤系统10#皮带双滚筒电机运行概况我厂10#皮带总长100米，采用双滚筒电机作为皮带动力，主回路接线方式及电机参数如下：图一10#皮带电气主回路图原电机参数：型号：TDY额定功率：15KW额定电压：380V额定电流：35.9A直径：500MM带宽：800MM转速：1.25M/S生产厂家：江苏泰隆电机厂更换电机后参数：型号：TDY额定功率：15KW额定电压：380V额定电流：31.5A直径：500MM带宽：800MM转速：1.25M/S生产厂家：山东淄博生建电机厂10#皮带第一种运行时方向由南往北，给5#炉供煤，大部分时间采用第一种运行方式，电机电流空载时为北电机15.1A左右，南电机13.6A左右，输煤能力为80吨/时，电机带负荷为北电机22A左右，南电机20A左右。10#皮带第二种运行时方向由南往北，给4#炉供煤，电机电流空载时为北电机14A左右，南电机15.2A左右，输煤能力为80吨/时，电机带负荷为北电机20.1A左右，南电机22.2A左右。2.2两台不同厂家电机同时运行转速不匹配的现象和数据的测量10#皮带由于机械原因将其中北电机烧坏，将原江苏泰隆的电机更换为淄博生建生产的，新电机带衬胶，南电机衬胶磨损严重，已经露出铁皮，更换完试转向后调整好皮带试运行，空载情况下测电流为北电机电流为25A，南电机电流为22A,带负荷情况下北电机为33A，南电机为28A,经过分析初步判断为皮带机械故障，经过仔细查找，北电机下侧皮带压轮不转可能为皮带电机电流大的原因，后经处理好之后，再进行测量电流，带负荷北电机电流为31A，南电机电流为26A，较之以前运行电流偏大，经过分析可能的原因为两电机转速不同，造成此种情况的原因可能有两个：一是为电机厂家不同，制作的工艺、参数可能有差别；二是南电机衬胶磨损严重，造成两电机滚筒的外直径不同，造成线速度不同。在这种情况下测速是很好的解决方式，但要在将皮带抽走的条件下完成，这显然是不符合实际的。唯一的解决方法是用实践来验证这种假想分析，我们做了这样一个实验，将南电机接线拆掉，单用北电机带动皮带北向运转，测量电流为18A左右；将北电机接线拆掉，单用南电机带动皮带南向运转，测量电流也为18A左右。根据上面测量数据，两电机同时带动时电流反而大。我们做了另一个实验，恰好还有一台淄博生建生产的同型号滚筒电机，将其更换在南电机，调整好皮带试运行测电流，电机电流空载时为北电机15.1A左右，南电机13.6A左右，输煤能力为80吨/时，电机带负荷为北电机22A左右，南电机20A左右，与之前比较运行正常。通过以上两个实验验证，转速较慢电机起阻力作用，在做无用功。2.3两台电机转速不匹配的情况下转速较慢的电机起阻力作用问题的提出和理论分析异步电动机的工作原理如图所示图二异步电动机动作原理图经过上述假想分析，实践检验，可以得出的结论是两台电机转速不同在拖动同一条皮带时，转速较慢的电机起阻力作用，阻碍皮带的转动。但深层的原因是什么呢？我通过分析电机磁场、查阅资料，对于提出的问题论证如下。电动机工作原理：当以对称的三相电流通入异步电机的定子绕组，在气隙中便产生一个以同步转速旋转的磁场。如图，旋转磁场用N,S极表示，设该磁场反时针方向旋转，则其磁力线将切割转子导体而产生感应电势，电势的方向可用右手定则来确定，在该电势的作用下，转子导体内便有电流流过，电流的有功分量与电势同相位，由电磁力定律可知，转子导体受到电磁力f，它的方向可用左手定则来确定，在图中已标明。再该电磁力的作用下，电动机转子就转起来，其转向与旋转磁场的方向相同，这时如果在转子轴上加上负载，电动机就拖动生产机械旋转，输出机械功率，将电能转化为机械能。滚筒电机的旋转速度实际是由电机转子的转速经过机械传动而来，出现两台电机转速不匹配时，转速较快的电机拉动转速较慢的电机转动，打破力矩平衡，使转速较慢的电机处于相对发电机运行状态，转速较慢的电机电流增大，转速较快的电机输出输出电流也增大，这样一部分电能在做无用功，导致两台电机功率均增加，这就是其中转速较慢的电机起阻碍作用的原因。2.4双滚筒电机皮带系统探讨双滚筒电机皮带系统有其自身的优点，如机械结构简单，润滑较好，机械传动效率高，较之单滚筒电机动力充足，便于皮带调整，双滚筒皮带电机的使用是为了解决单台滚筒电机动力不足的问题出现的。通过上述分析，在双滚筒皮带系统中，我觉得存在着一些缺点：（1）电机同步的问题，影响其同步的因素太多，如制作工艺标准、内部齿轮磨损程度、外部衬胶磨损程度、无衬胶滚筒皮带调整的松紧度和滚筒内部冷却油的多少等；（2）滚筒电机本身不便于电机的检查、维修，对于漏油、机械磨损造成的异音等故障，除非拆回检修，否则无法检查滚筒内部齿轮和轴承；（3）电机由于机械故障烧坏后，更换电机吊装麻烦（4）密封要求高，经常漏油等。鉴于以上分析，我觉得在皮带系统中尽量设计单滚筒皮带电机或者使用Y系列电机加变速箱带动皮带轮拖动皮带，滚筒电机是皮带系统的专用电机，有其自身的特点，选用电机还得根据现场的情况及皮带的长度等等。随着滚筒电机的广泛应用，形成了一种将电动机外置减速机构内置的形式，妥善解决了大功率小尺寸滚筒电机的散热问题，并使维护和维修更加方便。尽量在设计中避免使用双滚筒电机拖动皮带，可通过提高电动机功率来提高拖动能力，以免投用后给生产带来不必要的麻烦。3结束语双滚筒皮带电机系统在电厂输煤系统皮带较长的情况下应用较广泛，我厂双滚筒皮带共有三条。本文通过在实践中发现问题并进行分析，并通过理论分析得以论证，在实践中加以验证。对双滚筒皮带电机转速不匹配的问题进行了很好的电气分析，为日常双滚筒皮带电机的维护提供了理论依据和实践经验。对于上述出现的问题，可通过用钳形电流表测量电流的方式来发现，使用过程中尽可能使用统一厂家的电机。参考文献[1]秦萌青,魏佩瑜等.电机与拖动[M].重庆：重庆大学出版社，1996【金蓝领技师考核论文】基于双滚筒皮带系统电机转速不匹配的电气研究谭明军中国铝业山东分公司热电厂2010年12月08日