威爾凱變頻器在化肥廠球磨機上的應用

摘要：本文介紹了威爾凱變頻器在化肥廠球磨機上的應用，討論了球磨機的控制系統(tǒng)和功能要求及威爾凱WKS系列變頻器的在化肥生產(chǎn)行業(yè)中球磨機節(jié)能改造上的優(yōu)越性能。

關鍵詞：威爾凱變頻器 球磨機 節(jié)能改造
一、前 言
隨著全球性“節(jié)能減排”工業(yè)改造計劃正在大規(guī)模推行，先進的節(jié)能技術逐漸成為社會的一道亮點。然而在很多節(jié)能企業(yè)里，特別對化肥行業(yè)，普遍認為球磨機難以被控制的，因為用電設備消耗多少電，是同其機電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念是錯誤的。在全國上下用電形勢嚴峻的情況下，威爾凱電氣采用WKS系列變頻器，利用先進變頻節(jié)能技術，在上海奉賢全國最大的磷肥生產(chǎn)廠家青村磷肥廠實行球磨機節(jié)能改造。實踐證明，通過一系列的技術和管理措施把球磨機能耗降到最低，即保護環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益，企業(yè)至少可以減少5～10%的經(jīng)營成本。
二、球磨機的工作原理
在化肥生產(chǎn)企業(yè)里，球磨機由于功率比較大，占據(jù)了企業(yè)總用電量的80％以上的 ，　各類球磨機的基本結構大體上是相同的，只是它們的某些部件有所不同，磨機一般均由筒體，襯板，給料器，排料器，空中軸，軸承，傳動裝置，和潤滑系統(tǒng)組成。

三、該磷肥廠球磨機系統(tǒng)存在的問題
該球磨機為一臺130KW 2極電極，采用簡單的自耦降壓啟動，啟動電流特別大能達370A，工作時的電流為240A左右，對設備和電網(wǎng)的沖擊很大 ，易造成物料的過度研磨，所需研磨周期較長，研磨效率較低，單位產(chǎn)品功耗較大.機械設備的生產(chǎn)維護量也大，而且電的損耗量相當驚人，這必然給該廠帶來很多不必要的麻煩和嚴重的資源浪費，所以隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及政府節(jié)能減排工程的推擴，球磨機原來的啟動方式弊病已暴露無疑，經(jīng)常的維修嚴重地阻礙了該企業(yè)的生產(chǎn)效益。這就促使人們去研制啟動平滑、研磨效率較高、產(chǎn)量大、能耗低的球磨機——威爾凱變頻控制球磨機。
三、球磨機變頻調速節(jié)能控制系統(tǒng)的工作原理。
系統(tǒng)性能要求
根據(jù)原工況存在的問題并結合磷肥廠生產(chǎn)工藝要求，改造后的球磨機系統(tǒng)應滿足以下要求:
1：改造后的設備要有足夠的起動轉距，滿足球磨機裝載量大的要求，并保證設備在變頻運 行狀態(tài)下使電機平穩(wěn)運行，保障電動機具有恒功率特性；
2：利用變頻調速控制系統(tǒng)改造原有球磨機拖動系統(tǒng)，滿足球磨機低速時的正常運行，確保正常的工藝控制要求，延長球磨機及電動機的使用壽命，減少維護。
變頻器選型
根據(jù)上述原則，選擇采用威爾凱電氣（上海）有限公司的WKS矢量型變頻器,該系列變頻器有以下特點：
本系列是采用新一代SVPWM波形生成技術的變頻器，低速額定轉矩輸出，帶載能力強， 低速時可達到180%的額定轉距輸出
具有多種轉矩提升及V/F曲線可設定，多種加、減速模式可選擇，內置PID功能，諸多參數(shù)均可在線調整。
具有各種完善的保護功能及故障診斷系統(tǒng)，具有過電壓、過電流及失速保護等功能技術先進，功能齊全，使用方便，可滿足電氣節(jié)能及各種生產(chǎn)工藝要求的需要。
電壓等級多種功率規(guī)格齊全，性能可達到國外同類產(chǎn)品水準。
頻率精度高，可使運轉平穩(wěn),滿足設計要求；
系統(tǒng)電路如下：

應用效果
球磨機安裝變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后，取得了以下效果：
改造后的設備能夠實現(xiàn)自動控制，，并能克服球磨機大慣性引起的回升電壓，有效地保證設備正常運行。
利用變頻器自動電壓調節(jié)功能，可在與負載無關的條件下，保持電機效率最高。因消除了起動時的沖擊，延長了機軸、波箱齒輪，皮帶等機械件的使用壽命，減少了維修費用。
利用變頻調速技術改造了該球磨機的拖動系統(tǒng)，滿足了球磨機低速運行、大起動轉距的特點，實現(xiàn)了球磨機的運行速度連續(xù)可調。電機起動時無沖擊電流，起動力距足夠，保護功能完善。保證了工藝控制質量、節(jié)約了維護成本。
該變頻器球磨機使用變頻調速后，起動電流可比原先小5倍以上，（如132kW電機原先的起動電流在1000A以上，變頻節(jié)能控制系統(tǒng)起動電流為180A～200A之間），實現(xiàn)了真正的軟起動，也收到了節(jié)能的效果。由于起動電流大大減小，不會造成對電網(wǎng)的沖擊和電網(wǎng)電壓的下降，消除了因球磨機起動而引起的其它用電設備跳閘或故障，在同樣的電網(wǎng)容量下，并可增加裝機臺數(shù)。
內置PLC多段速自動運行功能，可以通過變頻器方便地設定研磨時間，加磨時間和自動停機功能，使操作更加智能化，人性化。
球磨機變頻調速節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能效果一般可達12%～15%左右。
四、投資與回報
該廠已安裝了16臺威爾凱公司的大功率變頻器。以其中的一臺40噸球磨機為例，電動機功率為132 kW，實際使用功率為115KW,每天工作18小時，每月工作30天，這樣原球磨機每月用電量為：115 kW×16小時×30天＝55200 kW.h（度），在安裝了球磨機專用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后節(jié)電率可達15.6%，每月可節(jié)省電費為：55200×14.6%×0.65元/度＝5238.48元。若以每臺變頻器投資為5.5萬元計算，投資回收期為55000÷5238.48＝10.5個月。即不到一年就可以收回全部的投資。而變頻器的使用壽命一般為10～15年，一年以后即為純回報期，也即年節(jié)電收益在5.5萬元左右。
七、結束語
在我國化肥行業(yè)，球磨機被大量使用，是物料粉碎的不可缺少的重要生產(chǎn)設備。實踐證明，威爾凱電氣（上海）有限公司生產(chǎn)的WKS系列變頻器用于化肥行業(yè)球磨機的節(jié)能驅動是十分成功的，取得了良好的經(jīng)濟效益。對于我國提出的建設節(jié)約型社會，減少環(huán)境污染具有重大的經(jīng)濟和社會意義，威爾凱變頻器也必在化肥生產(chǎn)行業(yè)得到大力推廣應用！