普傳變頻器在球磨機(jī)的應(yīng)用案例分析

1、引言

　　球磨機(jī)一般采用簡(jiǎn)單的工頻控制，易造成物料的過度研磨，所需研磨周期較長(zhǎng)，研磨效率較低，單位產(chǎn)品功耗較大，啟動(dòng)電流大，對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊很大，機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)維護(hù)量也大，而且電的損耗量相當(dāng)驚人，這必然會(huì)給生產(chǎn)廠家?guī)砗芏嗖槐匾穆闊┖蛧?yán)重的資源浪費(fèi)，所以隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，直接工控球磨機(jī)的弊病已暴露無遺，并嚴(yán)重地阻礙了各工業(yè)企業(yè)快速發(fā)展。這就促使人們?nèi)パ兄茊?dòng)平滑、研磨效率較高、產(chǎn)量大、能耗低的球磨機(jī)——變頻控制球磨機(jī)。

　　球磨機(jī)屬于低速重載設(shè)備，裝載量大，起動(dòng)力矩也很大，一般需要加裝液力耦合器來完成傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)和調(diào)速。陶瓷工業(yè)球磨機(jī)通常采用附加啟動(dòng)電機(jī)沖擊啟動(dòng)或軟啟動(dòng)裝置來啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊大，而且啟動(dòng)完成后運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的轉(zhuǎn)距減小，所以在節(jié)約能源方面有很大的空間。

2.變頻改造方案
2.1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，改造后的球磨機(jī)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求:
★ 改造后的設(shè)備要有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)距，滿足球磨機(jī)裝載量大的要求，并保證設(shè)備在變頻運(yùn)行狀態(tài)下使電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，保障電動(dòng)機(jī)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(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足球磨機(jī)低速時(shí)的正常運(yùn)行，確保正常的工藝控制要求，延長(zhǎng)球磨機(jī)及電動(dòng)機(jī)的使用壽命，減少維護(hù)。
2.2 變頻器選型

　　根據(jù)上述原則，選擇普傳通用變頻器，該系列變頻器有以下特點(diǎn)：
　　應(yīng)用先進(jìn)的空間電壓矢量SPWM控制技術(shù)，采用高性能的功率模塊和DSP芯片，內(nèi)置電流控制環(huán)，實(shí)現(xiàn)高精度閉環(huán)控制，達(dá)到電壓和頻率輸出的高穩(wěn)定性和高精度要求。全新的生產(chǎn)工藝和完備的檢測(cè)設(shè)備，保證了該產(chǎn)品在應(yīng)用中更加穩(wěn)定可靠。
2.3 變頻系統(tǒng)說明
★ 利用變頻調(diào)速技術(shù)改造了球磨機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足了球磨機(jī)低速運(yùn)行、大起動(dòng)轉(zhuǎn)距的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了球磨機(jī)的運(yùn)行速度連續(xù)可調(diào)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)無沖擊電流，起動(dòng)力距足夠，保護(hù)功能完善。保證了工藝控制質(zhì)量、節(jié)約了維護(hù)成本。
★ 改造后的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，以及市電/節(jié)電切換功能，并能克服球磨機(jī)大慣性引起的回升電壓，有效地保證設(shè)備正常運(yùn)行。
★ 利用變頻器自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能，可在與負(fù)載無關(guān)的條件下，保持電機(jī)效率最高。
3、變頻系統(tǒng)節(jié)能效果分析
以某陶瓷廠90KW球磨機(jī)加以說明。該球磨機(jī)電機(jī)90KW，料筒轉(zhuǎn)速為16r/min,每個(gè)工作周期3.75s，電流變化范圍80～100A，相當(dāng)于額定電流的46％～62.5％。
A 節(jié)能改造前
負(fù)載較高時(shí)的功耗：
P10＝90×0.625/0.884＝63.63（KW）
0.884為62.5％負(fù)載時(shí)電機(jī)的效率。
負(fù)載較低時(shí)的功耗：
P11＝90×0.46/0.65＝63.69（KW）
0.65為46％負(fù)載時(shí)電機(jī)的效率。
B 節(jié)能改造后
負(fù)載較高時(shí)的功耗：
P20＝90×0.625/0.886＝63.49（KW）
0.886為62.5％負(fù)載且電壓控制時(shí)電機(jī)的效率。
負(fù)載較低時(shí)的功耗：
P21＝90×0.46/0.70＝59.14（KW）
0.46為46％負(fù)載負(fù)載且電壓控制時(shí)電機(jī)的效率。
C 利用普傳變頻器自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能時(shí)的年節(jié)電率
P=(P20×0.75＋P21×3)/3.75＝60.01（KW）
每年按320天、每天運(yùn)行20小時(shí)，每年可節(jié)電
（63.49－60.01）×6400＝22272（KW.h）
折算節(jié)電率為（63.49－60.01）/63.49＝5.5％
D 總節(jié)電率

　　對(duì)加裝了液力耦合器的球磨機(jī)，在去掉液力耦合器，加裝普傳變頻器和補(bǔ)償電容后的節(jié)電率為8％，與變頻器自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)模式時(shí)的節(jié)電率相加，變頻系統(tǒng)總節(jié)電率為13.5％。
4、結(jié)束語

　　在全國(guó)上下用電形式嚴(yán)峻的情況下，各企業(yè)各單位都應(yīng)該注重能源節(jié)約，采取先進(jìn)的節(jié)能機(jī)制，即保護(hù)環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
通過以上分析和實(shí)踐證明，在節(jié)電空間比較小的球磨機(jī)上應(yīng)用普傳變頻器，依然可以取得一定的節(jié)電效果。