一、前言

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。球磨機一般功率較大，工作效率又很低，因而成為陶瓷行業(yè)的耗電設備。對球磨機進行節(jié)能改造，對于我國建設節(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。下面來看看創(chuàng)銀變頻控制柜在陶瓷行業(yè)球磨機節(jié)能改造中的應用。

二、球磨機工作原理

目前球磨機普遍采用的驅動方式是：三相交流電動機—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。在球磨機重載啟動時，電動機起動電流可達到額定電流的十倍以上。為了緩解啟動時的機械沖擊，傳動環(huán)節(jié)中假如了液力耦合器，液力耦合器是通過控制工作腔內(nèi)的工作油的動量矩變化來傳遞電機的驅動能量的。電動機通過液力耦合器的輸入軸拖動其主動工作輪旋轉，對工作油加速，被加速后的工作油再帶動液力耦合器的從動工作渦輪旋轉，把驅動能量傳遞到其輸出軸和負載。傳動系統(tǒng)中的液力耦合器在啟動時起緩沖作用，讓電動機可以輕載起動，以減小起動電流，等電動機起動后再慢慢加載，達到順利起動球磨機的作用，減小起動時機械沖擊。在工作時通過液力耦合器的調(diào)速作用，搜索球磨機的工作轉速，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(diào)速時,其調(diào)速的等于調(diào)速比，有很大一部分能量在液力耦合器中北浪費掉。

三、球磨機的生產(chǎn)工藝

球磨機一般以固定的轉速運行，筒體的轉速是由皮帶輪或齒輪減速機構（也有液力耦合器）決定的。球磨機的轉速直接影響到鋼球和物料的運動狀況及物料的研磨過程，在不同的轉速下，筒體內(nèi)的鋼球和物料的運動狀況如下圖所示：

（a）當轉速較低時，鋼球和物料筒體內(nèi)壁上升，當鋼球和物料的傾角等于大于自然傾角時，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，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大，研磨效果高，此時的轉速稱為工作轉速。

（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，這時鋼球對物料已無撞擊作用，研磨效率則更低。這種狀態(tài)的低轉速稱為臨界轉速。

球磨機的臨界轉速nlj為：nlj=42.3/（r/min）

(D為筒體內(nèi)徑)

球磨機的工作轉速nzj為：nzj=0.765nlj（r/min）

實際運行表明，工作轉速與鋼球的直徑及其裝載量、護甲形狀、鋼球與護甲之間的摩擦系數(shù)等因數(shù)有關。一般的工作轉速通常為臨界轉速的0.7-0.8，可見轉速還是有一定的可調(diào)范圍，但調(diào)節(jié)范圍不大。實際球磨機的轉速與工作轉速的誤差小于10%，所以若球磨機采用變頻調(diào)速搜索工作轉速，提高研磨效率的節(jié)能效果也在10%左右。

四、球磨機變頻調(diào)速節(jié)能控制系統(tǒng)的工作原理。

除了采用變頻調(diào)速搜索工作轉速，提高球磨機的研磨效率所取得的節(jié)能效果之處，由于球磨機在設計時，都考慮到保證電動機的輸出轉矩，而實際生產(chǎn)過程中，往往達不到輸出轉矩，電動機處于輕載（不滿載）工作狀態(tài)，其功率因數(shù)和效率都較低。這時可通過變頻器的節(jié)能運行功能，通過降低變頻器的輸出電壓，自動調(diào)整與生產(chǎn)實際需要相匹配的輸出轉矩，達到提高電動機的功率因數(shù)和效率而節(jié)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(jié)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(shù)，降低傳輸電流，從而降低電能在線路中的傳輸損耗，不但具有節(jié)能效果，而且可以降低供電系統(tǒng)的容量，堅守設備投資?；蛟谕瑯拥碾娋W(wǎng)容量下，允許多安裝球磨機設備。

五、應用效果

球磨機安裝百年品節(jié)能控制系統(tǒng)后，取得了一下效果：

1、因消除了啟動時的沖擊，延長了機軸、波箱齒輪，皮帶等機械件的使用壽命，減少了維修費用。

2、球磨機使用變頻調(diào)速后，啟動電流可比原先小5倍以上，（如132KW電機原先的啟動電流在1000A以上，變頻節(jié)能控制系統(tǒng)啟動電流為180A-200A之間），實現(xiàn)了真正的軟啟動，也收到了節(jié)能的效果。由于啟動電流大大減小，不會造成對電網(wǎng)的沖擊和電網(wǎng)電壓的下降，消除了因球磨機啟動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(shù)。

3、可以通過變頻器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。

球磨機變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能效果一般可達6%-15%左右。

六、投資與回報

以淄博市某陶瓷廠為例，該廠已安裝了23臺創(chuàng)銀節(jié)能科技CYG-A1系列變頻控制柜。以其中的一臺40噸球磨機為例，電動機功率為132KW，原球磨機每月用電量為：115KWX18小時X30天=62100KW.h（度），在安裝了球磨機專用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后節(jié)電率可達14.6%，每月可節(jié)省電費為：62100X14.6% X0.65元/度=5893元。若以每臺變頻器投資為5.5萬元計算，投資回收期為55000÷4843=11.3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，一年以后即為純回報期，也即年節(jié)電受益在6萬元左右。

七、結束語

實踐證明，創(chuàng)銀節(jié)能科技CYG-A1系列變頻控制柜用于陶瓷行業(yè)球磨機的節(jié)能驅動是十分成功的，取得了良好的經(jīng)濟效益。隨著用戶對變頻器的使用經(jīng)驗和接收程度的提高，森島SD680大功率變頻器在陶瓷行業(yè)有著更加廣闊的應用前景。

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