變頻器在球磨機節能改造中的應用

摘要：本文簡要介紹球磨機的構成部分，以及藍海華騰變頻器在球磨機上的節
能改造方案，描述了變頻器選型與特性、變頻節能效果分析等。

關鍵詞：變頻器 球磨機 節能改造

0 引言
球磨機一般采用簡單的工頻控制，易造成物料的過度研磨，所需研磨周期較長，研磨效率較低，單位產品功耗較大，啟動電流大，對設備和電網的沖擊很大，機械設備的生產維護量也大，而且電的損耗量相當驚人，這必然會給生產廠家帶來很多不必要的麻煩和嚴重的資源浪費，所以隨著社會經濟的發展及企業生產規模的擴大，直接工控球磨機的弊病已暴露無遺，并嚴重地阻礙了各工業企業快速發展。這就促使人們去研制啟動平滑、研磨效率較高、產量大、能耗低的球磨機——變頻控制球磨機。

球磨機屬于低速重載設備，裝載量大，起動力矩也很大，一般需要加裝液力耦合器來完成傳動系統的啟動和調速。水泥行業、陶瓷工業球磨機通常采用附加啟動電機沖擊啟動或軟啟動裝置來啟動，對電網沖擊大，而且啟動完成后運轉時所需的轉距減小，所以在節約能源方面有很大的空間。

1 球磨機簡要介紹
1.1 筒體
筒體：圓形筒體由若干塊兒厚度為十二到十五毫米的鋼板焊接而成。其兩端焊接有法蘭盤，以便與鑄鋼的給料端蓋排料端蓋鏈接，筒內裝有可以更換的襯板，為了使襯板與筒體內壁緊密接觸并緩沖鋼球對筒體的沖擊，在襯板與筒體內被之間敷有膠合板，為便于更換襯板和檢查筒體內部狀況，在筒體上開有入孔，入孔多為矩形，長度一般為三百五十到五百五十毫米。
1.2 給料部
給料部：由帶有中空軸頸的端蓋聯合給料器，扇形襯板，和軸頸內套，等部件組成，中空軸頸內套可防止給料磨損軸頸內表面，內套的內表面帶有螺旋，有助于給料，給料器用螺栓固定在內套的端部，一般使用聯合式給料器，其次是鼓式給料器和渦式給料器等等。
1.3 排料部
排料部：由帶有中空軸頸的端蓋，格子襯板，襯塊，中心襯板，和軸頸內套等零件組成，在端蓋內壁上鑄有八條放射性筋條，相當于隔板，每兩根筋條之間有格子襯板，用襯塊擠壓固定，襯塊則由螺釘穿過壁上的筋條固緊在端蓋上，自中心部分，利用中心襯板的止口拖住所有格子襯板，中空軸頸的內套在排料格子的一端制成喇叭形葉片，以引導隔板淘起的礦漿順著葉片流出，整個排料部位和給料部位度一樣緊固在筒體法蘭盤上。

2 變頻改造方案
2.1 系統性能要求
根據原工況存在的問題并結合生產工藝要求，改造后的球磨機系統應滿足以
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下使電機平穩運行，保障電動機具有恒功率特性；
②利用變頻調速控制系統改造原有球磨機拖動系統，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。
③ 具有過電壓、過電流及失速保護等多種保護方式，保護功能齊全,操作方便；
④ 在任意加減速時間和任意沖擊負載條件下，變頻器穩定無跳閘運行，在節能的條件下提高工作效率；
⑤ 實現了軟啟動功能，峰值電流小，對電網無沖擊，完全避免了電氣沖擊，降低了機械振動，延長了設備的使用壽命；
⑥ 變頻器有非常好的限速限流功能，保證電機能平滑無沖擊的啟動；
⑦ 變頻器提供參數拷貝功能，快速設置參數，便于操作和使用
⑧ V5 系列變頻器全部采用獨立風道設計，充分滿足的變頻器的散熱效果，保證了變頻器的內部器件的穩定性。
⑨ 變頻器結構精美、高性價比、維護方便、安裝簡便、人體工程學設計
2.3 變頻系統電氣圖

2.4 變頻系統說明
① 利用變頻調速技術改造了球磨機的拖動系統，滿足了球磨機低速運行、大起動轉距的特點，實現了球磨機的運行速度連續可調。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、節約了維護成本。
② 改造后的設備能夠實現自動控制，以及市電/節電切換功能，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。
③ 利用變頻器自動電壓調節功能，可在與負載無關的條件下，保持電機效率最高。

3、變頻系統節能效果分析
以某陶瓷廠90KW 球磨機加以說明。該球磨機電機90KW，料筒轉速為16r/min,
每個工作周期3.75s，電流變化范圍80～100A，相當于額定電流的46％～62.5％。
A 節能改造前
負載較高時的功耗：
P10＝90×0.625/0.884＝63.63（KW）
0.884 為62.5％負載時電機的效率。
負載較低時的功耗：
P11＝90×0.46/0.65＝63.69（KW）
0.65 為46％負載時電機的效率。

B 節能改造后
負載較高時的功耗：
P20＝90×0.625/0.886＝63.49（KW）
0.886 為62.5％負載且電壓控制時電機的效率。
負載較低時的功耗：
P21＝90×0.46/0.70＝59.14（KW）
0.46 為46％負載負載且電壓控制時電機的效率。

C 利用CHE 變頻器自動電壓調節功能時的年節電率
P=（P20×0.75＋P21×3）/3.75＝60.01（KW）
每年按320 天、每天運行20 小時，每年可節電
（63.49－60.01）×6400＝22272（KW.h）
折算節電率為（63.49－60.01）/63.49＝5.5％
備注：以上參數僅供用戶參考，實際數據還要跟據現場工況而定。

D 總節電率
對加裝了液力耦合器的球磨機，在去掉液力耦合器，加裝藍海華騰變頻器和補償電容后的節電率為8％，與變頻器自動電壓調節模式時的節電率相加，變頻系統總節電率為13.5％。

4 結束語
在全國上下用電形式嚴峻的情況下，各企業各單位都應該注重能源節約，采取先進的節能降耗機制，即保護環境又為企業創造經濟效益。通過以上分析和實踐證明，在節電空間比較小的球磨機上應用藍海華騰V5 系列變頻器，依然可以取得一定的節電效果。

參考文獻：
藍海華騰.V5-H 高性能矢量控制型變頻器用戶手冊.2007 年6 月

作者簡介：
劉佳暢，男，主要從事自動化系統與變頻調速器的應用與技術研究工作電力電子技術及變頻器應用，現供職于深圳市藍海華騰技術有限公司。
地址：深圳市南山區西麗江源工業區23 棟5 樓
郵政編碼：518055
郵箱：lttl2008@126.com
聯系電話：0755-26580801 13510640734