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陶瓷工业球磨机(深圳聚川自动化)三菱变频器改造应用方案
 

      陶瓷工业球磨机(深圳聚川自动化)三菱变频器改造应用方案

摘要:本文介绍了深圳市聚川自动化设备有限公司三菱变频器在陶瓷球磨机上的应用,讨论了球磨机的控制系统和功能要求及深圳市聚川自动化设备有限公司变频器的在球磨机节能改造上的优越性能。

(简单概括)球磨机的生产工艺

球磨机一般以固定转速运行,筒体的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。

一,球磨机工作原理:
    
当球磨机运转时,物料与研磨体混合,在离心力和与筒体内壁产生的摩擦力的作用下被带到一定的高度,在重力的作用下自由下落,落下的研磨体冲击底部的物料把物料击碎。在磨机回转时,研磨体还有滑动和滚动现象,这样,物料于研磨体之间产生摩擦,将物料磨碎。 球磨机一般以固定转速运行,筒体的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.


    
另外,球磨机筒体的转速,对粉碎作用和磨机产量影响也很大,当筒体转速过低时,筒体不能将研磨体带到一定的高度,冲击物料的作用很小。反之,若筒体的转速过大,转速超过临界转速时,研磨体在其惯性离心力的作用下贴附在筒体上,与筒体一起作圆周运动,也根本起不到对物料的冲击作用。只要当筒体的转速适宜时(以临界转速60%70%),研磨体抛出后,才能获得最大的降落高度,对物料产生较大的冲击效果。
二, 球磨机变频调速节能控制系统的节能原理分析:
    
目前球磨机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轮减速器。实际运行表明,最佳工作转速与钢球的直径及其装载量、护甲形状,钢球与护甲之间的磨擦系数等因数有关。一般的最佳工作转速通常为临界转速的0.60.7,可见转速还是有一定的可调范围,但调节范围不大。实际球磨机的转速与最佳工作转速的误差小于10%,所以若球磨机采用变频调速搜索最佳工作转速,提高研磨效率的节能效果也在10%以内。 
    
除了采用变频调速搜索最佳工作转速,提高球磨机的研磨效率所取得的节能效果之外,由于球磨机在设计时,都考虑到保证电动机的最大输出转矩,而实际生产过程中,往往达不到最大输出转矩,电动机处于轻载(不满载)工作状态,其功率因数和效率都较低。这时可通过变频器的节能运行功能,通过降低变频器的输出电压,自动调整与生产实际需要相匹配的输出转矩,达到提高电动机的功率因数和效率而节能的目的。
    
另外由于变频器一般为交-直-交电压源型变频器,中间直流环节有大的滤波电容的存在,可以大大提高变频器输入端的网侧功率因数,降低传输电流,从而降低电能在线路中的传输损耗,不但具有节能效果,而且可以降低供电系统的容量,减少设备投资。或在同样的电网容量下,允许多安装球磨机设备。
    
经过上述的节能分析以及现场的使用测试易驱球磨节能一体机在陶瓷行业球磨机的节能效果可以达到10-15%的效率。 
三, 变频器改造后的优越性:
1) 
变频器启动属于软起动,避免了工频时的启动冲击电流。同时起到对设备的保护作用。
2) 
多段速运行方式可以在低于工频状态下降低输入电流,在满足设备工艺要求的条件下在不同的时间段设定不同的运行频率和运行时间,能够达到很好的节能效果,节电率一般可以达到7-18%.
3
)变频器的过流、过压、过载、缺相、过热等丰富的保护功能减少了设备的损坏几率。
4
)优越的多段速运行方式,改变了过去的固定速度研磨方式,大大优化研磨效率和研磨物体的均匀度。 

.                               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:

                                 i.                                    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。

                                ii.                                    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,皮带等机械件的使用寿命,减少了维修费用。

                              iii.                                    利用变频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,起动力距足够,保护功能完善。保证了工艺控制质量、节约了维护成本。

                               iv.                                    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180A200A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跳闸或故障,在同样的电网容量下,并可增加装机台数。

                                v.                                    内置PLC多段速自动运行功能,可以通过变频器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。

                               vi.                                    球磨机变频调速节能系统的节能效果一般可达12%15%左右。

五,结论

大量应用实践证明,深圳聚川自动化设备有限公司三菱变频器大功率变频器用于水泥、钢铁、陶瓷行业球磨机的节能改造十分成功,取得了良好的经济效益。随着用户对变频器的使用经验和接受程度的提高,三菱大功率变频器在上述行业有着更加广阔的应用前景。

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