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升降机流体电机散热情况的研讨


  1问题的提出
  目前矿山提升机拖动装置中普遍使用直流电机,它在运行过程中要产生大量的热能,通常在电机中预埋温度传感器,一旦电机超过一定温度后,作自动报警或断电以及时排除故障。开滦集团有限公司钱家营矿业分公司是设计年产400万t的大型矿井,其提升机是80年代初从德国西门子公司引进的,电机为22500kW双拖动。在运行过程中,提升机主电机经常出现因电机温度升高到超过保护温度值而被迫在提升中途凉电机等现象,严重影响了提升能力的发挥。经多方面考虑,决定采用加大通风方法进行尝试,通过反复计算和试验,成功地解决了这一难题。目前矿井提升产量已经接近600万t,系统运行良好。
  2判断和对策
  (1)热源的产生
  钱家营矿业公司主井提升机两台电机的保护警界温度为100C,调闸保护温度为105C,同时配套有两台离心机风机,设计风量为16m3/s.在每年进入5月份伊始,提升勾数达到22勾以上时,由于电机温度超过保护温度,每4h就中断提升1020min.一般来讲,温度主要是电机的内阻产生热量,大电流在流过定子绕组励磁绕组和转子过程中产生的热量,其它机械原因产生的热量可以忽略。
  通过调研分析,从以下三个方面着手:
  1)掌握电机实际损耗,计算所需风量,考虑能否采用增大风机的方法;2)在进出风机的温差上做工作,考虑如何冷却空气介质;3)考虑电机工作环境,使环境温度降下来,从而达到电机散热最佳传导过程。
  (2)基本对策首先查找电机基础资料,计算电机(某无缆化驱动电机研究)损耗,测量风机风量,然后根据实际情况选择风机,设计风路,以真正解决电机温度的降低问题。
  3损耗计算与风机选型
  (1)直流电机损耗计算
  1)铜损耗
  由直流电机实验报告得知:
  电枢电流:If=3000A;励磁电流:Ia=245A;电枢绕组:Rf=18.35610-3;励磁绕组:Ra=0.2661.
  PCU=I2fRf I2aRa=3000218.35610-3 2450.2661=181176.65W
  2)铁损耗
  由电机实验报告得知,当空载电压V0=917V时,其铁耗:PrFe=23103W3)摩擦损耗PrR=3103W4)总损耗P=PCU PrFe PrR=207176.65W
  (2)风量计算
  Q=KP/Ca=1.3207176.65/110015=16.32m3/s式中:Q-所需风量,m3/s;K-考虑各部分热量及空气不均匀系数,一般取1.3;Ca-空气比热容它与湿度、压力有关,一般取1100WS/m3.C;冷却空气在电机进出口的温度差,通常取电枢允许温升的1/4.
  按一般经验,选取风机在工况点的风量应留有一定的余量,根据所计算的风量,故选取风量不低于20m3/s为宜。
  b1=H1/Q21=65/11.552=0.4872;b2=H2/Q2=60/12.562=0.380.
  由此,分别绘出网络特性曲线,所示。
  选择风机为4-72NO.12C(沈阳鼓风机厂)并绘制出n=1120r/min和n=1000r/min的风机特性曲线与网路特性曲线。两特性曲线的交点即为工况点。由工况点可知,n=1120r/min风机可以满足所需要的风量,取工况点分别为:1风机:气压2207Pa,风量Q1=21.5m3/s;2风机:气压2004Pa,风量Q2=23.2m3/s.
  最终选型参数为:风机:4-72NO.12C(沈阳鼓风机厂)电机:Y2800-475kW
  4结语
  直流提升机的散热问题是制约提升能力的重要因素,经过多年的摸索,认为除了用降低进口温度方法外,也可以采取加大、加快热点疏通的方法认真给予解决。实践证明,通过分析计算及选型,成功解决了电机散热的难题。目前矿井提升产量上升,提高了经济效益。


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