行業(yè)應用
1. 引言
在我國陶瓷行業(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。球磨機一般功率都較大，工作效率又很低，因而成為陶瓷行業(yè)最大的耗電設備。對球磨機進(jìn)行節能改造，對于我國建設節約型社會(huì )，減少環(huán)境污染具有重大的經(jīng)濟和社會(huì )意義。
2. 球磨機的工作原理
目前球磨機普遍采用的驅動(dòng)方式是：三相交流電動(dòng)機—液力耦合器—齒輪減速器—皮帶輪減速器。在這里，球磨機的料筒作為了減速器的皮帶輪使用。在球磨機重載起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機起動(dòng)電流可達到額定電流的十倍以上。為了緩解起動(dòng)時(shí)的機械沖擊，傳動(dòng)環(huán)節中加入了液力耦合器，液力耦合器是通過(guò)控制工作腔內工作油的動(dòng)量矩變化來(lái)傳遞電機的驅動(dòng)能量的。電動(dòng)機通過(guò)液力耦合器的輸入軸拖動(dòng)其主動(dòng)工作輪旋轉，對工作油加速，被加速后的工作油再帶動(dòng)液力耦合器的從動(dòng)工作渦輪旋轉，把驅動(dòng)能量傳遞到其輸出軸和負載。傳動(dòng)系統中的液力耦合器在起動(dòng)時(shí)起緩沖作用，讓電動(dòng)機可以輕載起動(dòng)，以減小起動(dòng)電流，等電動(dòng)機起動(dòng)后再慢慢加載，達到順利起動(dòng)球磨機的作用，減小起動(dòng)時(shí)的機械沖擊。在工作時(shí)通過(guò)液力耦合器的調速作用，搜索球磨機的最佳工作轉速，提高球磨機的效率。由于球磨機屬恒轉矩負載，在用液力耦合器調速時(shí)，其調速效率等于調速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪費掉。
3. 球磨機的生產(chǎn)工藝
球磨機一般以固定轉速運行，筒體的轉速是由皮帶輪或齒輪減速機構（也有用液力耦合器）決定的。球磨機的轉速直接影響到鋼球和物料的運動(dòng)狀況及物料的研磨過(guò)程，在不同的轉速下，筒體內的鋼球和物料的運動(dòng)狀況如下圖所示：
（a）當轉速較低時(shí)，鋼球和物料隨筒體內壁上升，當鋼球和物料的傾角等于或大于自然傾角時(shí)，沿斜面滑下，不能形成足夠的落差，鋼球對物料的研磨作用很小，球磨機的效率很低。
（b）當筒體的轉速處于上述二者之間的某一轉速時(shí)，鋼球被帶到一定的高度后沿拋物線(xiàn)落下，對筒底物料的撞擊作用最大，研磨效率最高，此時(shí)的轉速稱(chēng)為最佳工作轉速。
（c）如果筒體的轉速很高，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，這時(shí)鋼球對物料已無(wú)撞擊作用，研磨效率則更低。這種狀態(tài)的最低轉速稱(chēng)為臨界轉速。
實(shí)際運行表明，最佳工作轉速與鋼球的直徑及其裝載量、護甲形狀，鋼球與護甲之間的磨擦系數等因數有關(guān)。一般的最佳工作轉速通常為臨界轉速的0.7～0.8，可見(jiàn)轉速還是有一定的可調范圍，但調節范圍不大。實(shí)際球磨機的轉速與最佳工作轉速的誤差小于10%，所以若球磨機采用變頻調速搜索最佳工作轉速，提高研磨效率的節能效果也在10%以?xún)取?/span>
4. 磨機變頻調速節能系統的工作原理及效果
除了采用變頻調速搜索最佳工作轉速，提高球磨機的研磨效率所取得的節能效果之處，由于球磨機在設計時(shí)，都考慮到保證電動(dòng)機的最大輸出轉矩，而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，往往達不到最大輸出轉矩，電動(dòng)機處于輕載（不滿(mǎn)載）工作狀態(tài)，其功率因數和效率都較低。這時(shí)可通過(guò)變頻器的節能運行功能，通過(guò)降低變頻器的輸出電壓，自動(dòng)調整與生產(chǎn)實(shí)際需要相匹配的輸出轉矩，達到提高電動(dòng)機的功率因數和效率而節能的目的。
另外由于變頻器一般為“交－直－交”電壓源型變頻器，中間直流環(huán)節有大的濾波電容的存在，可以大大提高變頻器輸入端的網(wǎng)側功率因數，降低傳輸電流，從而降低電能在線(xiàn)路中的傳輸損耗，不但具有節能效果，而且可以降低供電系統的容量，減少設備投資?；蛟谕瑯拥碾娋W(wǎng)容量下，允許多安裝球磨機設備。
因消除了起動(dòng)時(shí)的沖擊，延長(cháng)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。
球磨機使用變頻調速后，起動(dòng)電流可比原先小5倍以上，（如132kW電機原先的起動(dòng)電流在1000A以上，變頻節能控制系統起動(dòng)電流為180A～200A之間），實(shí)現了真正的軟起動(dòng)，也收到了節能的效果。由于起動(dòng)電流大大減小，不會(huì )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(dòng)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。
可以通過(guò)變頻器方便地設定停機時(shí)間，研磨完成后實(shí)現自動(dòng)停機功能，使操作更加智能化，人性化。
5. 變頻器選型，接線(xiàn)及調試要點(diǎn)及參數設置
對變頻器的選型應根據負荷的性質(zhì)和要求來(lái)定。因球磨機的負載特性是恒轉矩類(lèi)，機械特性強硬，動(dòng)態(tài)特性要求高。所以在選配變頻器容量時(shí)，變頻器的額定電流最好為控制電機額定電流的1.2~1.5倍，且電壓等級與控制電機相符。利用普傳 PI7800系列專(zhuān)用變頻器控制，良好的低頻轉矩完全滿(mǎn)足球磨機的啟動(dòng)轉矩的要求，滿(mǎn)足球磨機裝載量大的要求，并且保證設備在變頻運行狀態(tài)下使電機平穩運行，保障電動(dòng)機具有恒功率特性，現場(chǎng)要求外部端子控制正反轉及寸動(dòng)，外接電位器控制調節其轉速，并且外接監控轉速表，實(shí)際電流表，故障指示燈。
F04=1 變頻器頻率設定來(lái)自外部電位器給定模擬量V2；
F05=3 變頻器的運行控制采用端子開(kāi)關(guān)控制
F09=15 加速時(shí)間選擇50秒
F10=15 減速時(shí)間選擇50秒
F07=5 用于低速時(shí)轉矩提升
F08=4 選取V/F提升方式
F14=50Hz 基本頻率
F66=6 監視電機實(shí)際轉速
O07=3實(shí)際電流
O06=8輸出轉速
O13=1輸了信號故障報警
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