变频器在球磨机节能改造中的应用

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变频器在球磨机节能改造中的应用一.前言在21世纪的今天，全球能源紧张，节能的呼声越来越高，先进的节能技术已经成为社会的一道亮点；然而在很多企业里的节能意识也很强,但就因为偶很制约因素使很多企业没有真正将节能落到了实处。特别是在水泥；陶瓷；冶金行业，普遍认为球磨机难以被控制的，因为用电设备消耗多少电，是与其电机特性所决定的，主观的控制无能为力。很显然，此观念是错误的。在全国上下用电形势严峻的情况下。广州锐亿自动化采用最新的3000系列变频器，利用先进的变频节能技术，在广东塔牌集团；东南水泥等实行球磨机节能改造。实践证明，通过一系列的技术和管理措施把球磨机的能耗降到最低，既保护环境又为企业创造经济效益，企业至少可以减少5~10%的经营成本。二、球磨机的工作原理在水泥；陶瓷；冶金企业里，球磨机由于功率比较大，占据了企业总用电量的80%以上，各类球磨机的结构基本大致相同，只是它们的某些部件有所不同，球磨机一般均由筒体；衬板，给料器；排料器；空中轴；轴承；传动装置和润滑系统组成。圆形筒体由若干块钢板焊接而成，其两端焊接有法兰，以便以铸钢的给料端盖排料端盖连接，筒内装有可以更换的衬板，为了使衬板与筒体内壁紧密接触并缓冲钢球对筒体的冲击，在衬板与筒体之间敷有胶合板，为便于更换衬板和检查筒体内部状况，在筒体上开有 变频器在球磨机节能改造中的应用一.前言在21世纪的今天，全球能源紧张，节能的呼声越来越高，先进的节能技术已经成为社会的一道亮点；然而在很多企业里的节能意识也很强,但就因为偶很制约因素使很多企业没有真正将节能落到了实处。特别是在水泥；陶瓷；冶金行业，普遍认为球磨机难以被控制的，因为用电设备消耗多少电，是与其电机特性所决定的，主观的控制无能为力。很显然，此观念是错误的。在全国上下用电形势严峻的情况下。广州锐亿自动化采用最新的3000系列变频器，利用先进的变频节能技术，在广东塔牌集团；东南水泥等实行球磨机节能改造。实践证明，通过一系列的技术和管理措施把球磨机的能耗降到最低，既保护环境又为企业创造经济效益，企业至少可以减少5~10%的经营成本。二、球磨机的工作原理在水泥；陶瓷；冶金企业里，球磨机由于功率比较大，占据了企业总用电量的80%以上，各类球磨机的结构基本大致相同，只是它们的某些部件有所不同，球磨机一般均由筒体；衬板，给料器；排料器；空中轴；轴承；传动装置和润滑系统组成。圆形筒体由若干块钢板焊接而成，其两端焊接有法兰，以便以铸钢的给料端盖排料端盖连接，筒内装有可以更换的衬板，为了使衬板与筒体内壁紧密接触并缓冲钢球对筒体的冲击，在衬板与筒体之间敷有胶合板，为便于更换衬板和检查筒体内部状况，在筒体上开有 入孔，入孔为矩形，长度一般为三百五十到五百五十毫米。给料部：由带有中空轴颈的端盖联合给料器，扇形衬板，和轴颈内套，等部件组成，中空轴颈内套可防止给料磨损轴颈内表面，内套的内表面带有螺旋，有助于给料，给料器用螺栓固定在内套的端部，一般使用联合式给料器，其次是鼓式给料器和涡式给料器等等。排料部：由带有中空轴颈的端盖，格子衬板，衬块，中心衬板，和轴颈内套等零件组成，在端盖内壁上铸有八条放射性的筋条，相当于隔板，每两根筋条之间有格子衬板，用衬块挤压固定，衬块则[有螺钉穿过壁上的筋条固定在端盖上，自中心部分，利用中心衬板的止口拖住所以的格子衬板，中空轴颈的内套在排料格子的一端制成喇叭形叶片，以引导隔板淘起的矿浆顺着叶片流出，整个排料部位和给料部位都一样紧固在筒体法蓝盘上。驱动部分：球磨机属于低速重载设备，装载量大，起动离矩也很大，一般需要加装液力耦合器来完成传动系统的启动和调速，水泥；陶瓷；冶金球磨机通常采用附加启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转距减小，所以在节约能源方面有很大的空间，目前普遍采用的驱动方式是：三相交流电动机—液力耦合器—齿轮减速器—皮带减速器。由于球磨机属恒转矩负载，在用液力耦合器调速时，其调速效率等于调速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪费了。三、球磨的生产工艺球磨机一般以固定的转速运行，筒体转速是由皮带轮或齿轮减速机构（也有用液力耦合器）决定的。球磨机的转速直接影响到钢球和物料的运动状况及物料的研磨过程，在不同的转速下，筒体内的钢球和物料的运动状况，当转速较低时，钢球和物料随筒体内壁上升，当钢球和物料的倾角等于或大于自然倾角时，沿斜面滑下，不能形成足够的落差，钢球对物料的研磨作用很小，球磨机的效率很低。当筒体的转速处于上述二者之间的某一转速时，钢球被带到一定的高度后沿抛物线落下，对筒底物料的撞击作用最大，研磨效率最高，此时的转速称为最佳工作转速。如果筒体的转速很高，由于离心力的作用，以致使物料和钢球不再脱离筒壁，而随其一同旋转，这时钢球对物料已无撞击作用，研磨效率则更低。这种状态的最低转速称为临界转速。四、球磨机系统存在的问题球磨机一般采用的工频控制，易造成物料的过度研磨，需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大。球磨机一般采用星三角或自耦降压启动，启动电流特别大，对设备和电网的冲击很大，机械设备的生产维护量也大，而且电的损耗量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费，所以随着社会经济的发展以及企业产生规模的扩大，直接工控球机磨的弊病已暴露无遗，并严重地阻碍了各工业企业快速发展。这促使人们去研制启动平滑、研磨效率较高、产量大、能耗低的球磨机---变频控制球磨机。五、球磨机变频调速节能控制系统的工作原理系统性能要求 根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的研磨机系统应满足以下要求：改后的设备要有足够的起动转距，满足球磨机装载量大的要求，并保证设备在变频运行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒功率特性：利用变频调速控制系统改造原有球磨机低速时的正常运行，确保正常的工艺控制要求，延长球磨机和电动机的使用寿命，减少维护。变频器的选型：根据上述原则，选择锐亿自动化最新的3000系列变频器，该系列变频器有以下特点：本系列是采用新一代SVPWM波型生成技术的变频器，低速额定转矩输出，带载能力强，低速时可达到80%的额定转矩输出。具有多种转矩提升及V/f曲线可设定，多种加、减速模式可以选择，内置人性化的PID功能，诸多参数均可在线调整。具有各种完善的保护功能及故障诊断系统，具有过电压、过电流及失速保护等功能技术先进，功能齐全，使用方便，可满足电气节能及各种生产工艺要求的需要。电压等级多种规格齐全，性能可达到欧美日等国外同类产品水准，频率精度高。可使运转平稳，满足设计的要求。应用效果：球磨机安装变频节能控制系统后，取得了以下效果：改造后的设备能够实现自动控制，以及市电/节电切换功能，并能克服球磨机大惯性引起的回升电压，有效地保证设备正常运行，利用变频器自动电压调节功能，可在与负载无关的条件下，保持电机效率最高，因消除了起动时的冲击，延长了机轴、波箱齿轮、皮带等机械的使用寿命，减少了维修费用；利用变频节能调速技术改造了球磨机的拖动系统，满足了球磨机低速运行、大起动转距的特点，实现了球磨机的运行速度连续可调，电机起动时无冲击电流，起动力矩足够，保护功能完善，保证了工艺控制质量，节约了维护成本。球磨机使用变频调速后，起动电流可比原先小5倍以上，（如132KW电机原先的起动电流在1000A以上，变频节能控制系统起动电流为180~200A之间），实现了真正的软起动，也收到了节能的效果。由于起动电流大大减小，不会造成对电网的冲击和电网电压的下降，消除了因球磨机起动而引起的其它用电设备调闸或故障，在同样的电网容量下，并可以增加装机台数，内置PLC多段速自动运行功能，可以通过变频方便地设定研磨时间，加磨时间和自动停机功能，使操作更加智能化，人性化。球磨机变频节能系统的节能效果一般可达12~15%左右。六、投资与回报以塔牌集团为例，其公司安装的6台大功率的变频器，以其中的一台40吨球磨机为例，电动机功率为132KW，实际使用功率为115KW，每天工作18小时，每月工作30天，这样原球磨机每月用电量为：115KW×18小时×30天=62100kw/h(度),在安装了球磨机专用的变频器节能控制系统后节电率可达5.5万计算，投资回收期为55000÷5893=9.3个月,若以平均节电率12%计算,则月节电效益为621000×12%×0.65=4843元，每台变频器投资为5.5万元计算，投资回收期为55000÷4843=11.3个月，即不到一年就可以收回全部的投资，而变频器的使用寿命一般为10~15年，一年后即为纯回报期，也即年节电收益在6万元左右。七、结束语在我国水泥；陶瓷；冶金行业,球磨机被大量使用,是物料粉碎不可缺少的重要生产设备,实践证明,变频器用于水泥；陶瓷；冶金行业球磨机的节能驱动是十分成功的,取得了良好的经济效益,对于我国提出的建设节约型社会,减少环境污染具有重大的经济和社会意义,锐亿自动化也必在水泥；陶瓷；冶金行业大力的推广应用,尽早实现工业梅州的口号。