球磨機節(jié)能改造方案

在全國上下用電形勢嚴峻的情況下,廣州珠峰電氣ACI變頻器推出最新的珠峰3000系列變頻器，利用先進的變頻節(jié)能技術(shù)，成功在廣東肇慶市大將軍陶瓷、福建騰達陶瓷、佛山金舵陶瓷、新潤城陶瓷、東莞唯美陶瓷、三水亞洲金牌陶瓷、安徽惠爾普陶瓷、四川建中陶瓷、重慶歌德陶瓷、萍鄉(xiāng)日江水泥等實行球磨機節(jié)能改造。實踐證明，通過一系列的技術(shù)和管理措施把球磨機的能耗降到最低，既保護環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益，企業(yè)至少可以減少10%的經(jīng)營成本，下面談談一些相關(guān)的技術(shù)問題。

球磨機的工作原理:在水泥、陶瓷、冶金企業(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，各類球磨機的結(jié)構(gòu)基本大致相同，只是它們的某些部件有所不同。球磨機一般均由筒體、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。圓形筒體由若干塊鋼板焊接而成，其兩端焊接有法藍，以便于鑄鋼的給料端蓋排料端蓋連接，筒內(nèi)裝有可以更換的襯板，為了使襯板與筒體內(nèi)壁緊密接觸并緩沖鋼球?qū)ν搀w的沖擊，在襯板與筒體之間敷有膠合板，為便于更換襯板和檢查筒體內(nèi)部狀況，在筒體上開有入孔，入孔為矩形，長度一般為350到550毫米。給料部分由帶有中空軸頸的端蓋聯(lián)合給料器，扇形襯板，和軸頸內(nèi)套等部件組成，中空軸頸內(nèi)套可防止給料磨損軸頸內(nèi)表面，內(nèi)套的內(nèi)表面帶有螺旋，有助于給料。

驅(qū)動部分：球磨機屬于低速重載設備，裝載量大，起動離矩也很大，一般需要加裝液力耦合器來完成傳動系統(tǒng)的啟動和調(diào)速。水泥、陶瓷、冶金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(wǎng)沖擊大，而且啟動完成后運轉(zhuǎn)時所需的轉(zhuǎn)距減小，所以在節(jié)約能源方面有很大的空間。目前普遍采用的驅(qū)動方式是：三相交流電動機—液力耦合器—齒輪減速器—皮帶減速器。由于球磨機屬恒轉(zhuǎn)矩負載，在用液力耦合器調(diào)速時，其調(diào)速效率等于調(diào)速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪費了。
球磨機一般以固定的轉(zhuǎn)速運行，筒體轉(zhuǎn)速是由皮帶輪或齒輪減速機構(gòu)（也有用液力耦合器）決定的。球磨機的轉(zhuǎn)速直接影響到鋼球和物料的運動狀況及物料的研磨過程，在不同的轉(zhuǎn)速下，筒體內(nèi)的鋼球和物料的運動狀況。當轉(zhuǎn)速較低時，鋼球和物料隨筒體內(nèi)壁上升，當鋼球和物料的傾角等于或大于自然傾角時，沿斜面滑下，不能形成足夠的落差，鋼球?qū)ξ锪系难心プ饔煤苄。蚰C的效率很低。當筒體的轉(zhuǎn)速處于上述二者之間的某一轉(zhuǎn)速時，鋼球被帶到一定的高度后沿拋物線落下，對筒底物料的撞擊作用最大，研磨效率最高，此時的轉(zhuǎn)速稱為最佳工作轉(zhuǎn)速。如果筒體的轉(zhuǎn)速很高，由于離心力的作用，以致使物料和鋼球不再脫離筒壁，而隨其一同旋轉(zhuǎn)，這時鋼球?qū)ξ锪弦褵o撞擊作用，研磨效率則很低，這種狀態(tài)的最低轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。

球磨機系統(tǒng)存在的問題：球磨機一般采用的工頻控制，易造成物料的過度研磨，需研磨周期較長，研磨效率較低，單位產(chǎn)品功耗較大。球磨機一般采用星三角或自耦降壓啟動，啟動電流特別大，對設備和電網(wǎng)的沖擊很大，機械設備的生產(chǎn)維護量也大，而且電的損耗量相當驚人，這必然會給生產(chǎn)廠家?guī)砗芏嗖槐匾穆闊┖蛧乐氐馁Y源浪費，所以隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及企業(yè)產(chǎn)生規(guī)模的擴大，直接工控球機磨的弊病已暴露無遺，并嚴重地阻礙了各工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展。這促使人們?nèi)パ兄茊悠交⒀心バ瘦^高、產(chǎn)量大、能耗低的球磨機—— —變頻控制球磨機。

球磨機變頻調(diào)速節(jié)能控制系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)性能要求:根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，改造后的研磨機系統(tǒng)應滿足以下要求：改后的設備要有足夠的起動轉(zhuǎn)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;利用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)改造原有球磨機低速時的正常運行，確保正常的工藝控制要求，延長球磨機和電動機的使用壽命，減少維護。

變頻器的選型：根據(jù)上述原則，廣州市珠峰電氣最新的3000系列是從珠峰2000的基礎升級而成。該系列變頻器有以下特點：本系列是采用新一代SVPWM波型生成技術(shù)的變頻器，低速額定轉(zhuǎn)矩輸出，帶載能力強，低速時可達到80%的額定轉(zhuǎn)矩輸出。具有多種轉(zhuǎn)矩提升及V/f曲線可設定，多種加、減速模式可以選擇，內(nèi)置人性化的PID功能，諸多參數(shù)均可在線調(diào)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(shù)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。

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?qū)崿F(xiàn)自動控制，以及市電/節(jié)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。利用變頻器自動電壓調(diào)節(jié)功能，可在與負載無關(guān)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、皮帶等機械的使用壽命，減少了維修費用；利用變頻節(jié)能調(diào)速技術(shù)改造了球磨機的拖動系統(tǒng)，滿足了球磨機低速運行、大起動轉(zhuǎn)距的特點，實現(xiàn)了球磨機的運行速度連續(xù)可調(diào)；電機起動時無沖擊電流，起動力矩足夠，保護功能完善，保證了工藝控制質(zhì)量，節(jié)約了維護成本。球磨機使用變頻調(diào)速后，起動電流小于額定電流的1.5倍，（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180~200A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調(diào)閘或故障。在同樣的電網(wǎng)容量下，可以增加裝機臺數(shù)，內(nèi)置電流反饋系統(tǒng)自動運行功能，可以通過變頻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。球磨機變頻節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能效果一般可達12~15%左右。

投資與回報：以東莞唯美陶瓷為例，其公司安裝的6臺大功率的變頻器，以其中的一臺40噸球磨機為例：電動機功率為132KW，球磨機用電總負荷為132KW，運行時間為每日20小時，每月30天，平均負荷率0.85%，平均節(jié)電率為10%。電價0.70元/度，則可得出：月節(jié)電費＝用電總負荷×平均負荷率×月運行時間×電價×節(jié)電率＝132×0.85×20×30×0.70×10％＝4712.4元,投資回收期＝改造總投入÷月節(jié)電費＝45368÷4712＝9.6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，一年后即為純回報期，也即年節(jié)電收益在6萬元左右。
在我國水泥、陶瓷、冶金行業(yè),球磨機被大量使用,是物料粉碎不可缺少的重要生產(chǎn)設備。實踐證明,變頻器用于水泥、陶瓷、冶金行業(yè)球磨機的節(jié)能驅(qū)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。廣州市珠峰電氣ACI變頻節(jié)電氣產(chǎn)品廣泛應用于火力發(fā)電、冶金、采油采礦、化工、機械、城市供水、塑膠、水泥、造紙.陶瓷、制藥等領域,其大力的推廣應用,將可盡早實現(xiàn)中國節(jié)能第一品牌的提升。