在全国上下用电形势严峻的情况下,广州珠峰电气ACI变频器推出最新的珠峰3000系列变频器，利用先进的变频节能技术，成功在广东肇庆市大将军陶瓷、福建腾达陶瓷、佛山金舵陶瓷、新润城陶瓷、东莞唯美陶瓷、三水亚洲金牌陶瓷、安徽惠尔普陶瓷、四川建中陶瓷、重庆歌德陶瓷、萍乡日江水泥等实行球磨机节能改造。实践证明，通过一系列的技术和管理措施把球磨机的能耗降到最低，既保护环境又为企业创造经济效益，企业至少可以减少10%的经营成本，下面谈谈一些相关的技术问题。 

      球磨机的工作原理:在水泥、陶瓷、冶金企业里，球磨机由于功率比较大，占据了企业总用电量的80%以上，各类球磨机的结构基本大致相同，只是它们的某些部件有所不同。球磨机一般均由筒体、衬板、给料器、排料器、空中轴、轴承、传动装置和润滑系统组成。圆形筒体由若干块钢板焊接而成，其两端焊接有法蓝，以便于铸钢的给料端盖排料端盖连接，筒内装有可以更换的衬板，为了使衬板与筒体内壁紧密接触并缓冲钢球对筒体的冲击，在衬板与筒体之间敷有胶合板，为便于更换衬板和检查筒体内部状况，在筒体上开有入孔，入孔为矩形，长度一般为350到550毫米。给料部分由带有中空轴颈的端盖联合给料器，扇形衬板，和轴颈内套等部件组成，中空轴颈内套可防止给料磨损轴颈内表面，内套的内表面带有螺旋，有助于给料。 

      驱动部分：球磨机属于低速重载设备，装载量大，起动离矩也很大，一般需要加装液力耦合器来完成传动系统的启动和调速。水泥、陶瓷、冶金球磨机通常采用附加启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转距减小，所以在节约能源方面有很大的空间。目前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—皮带减速器。由于球磨机属恒转矩负载，在用液力耦合器调速时，其调速效率等于调速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪费了。 
      球磨机一般以固定的转速运行，筒体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，在不同的转速下，筒体内的钢球和物料的运动状况。当转速较低时，钢球和物料随筒体内壁上升，当钢球和物料的倾角等于或大于自然倾角时，沿斜面滑下，不能形成足够的落差，钢球对物料的研磨作用很小，球磨机的效率很低。当筒体的转速处于上述二者之间的某一转速时，钢球被带到一定的高度后沿抛物线落下，对筒底物料的撞击作用最大，研磨效率最高，此时的转速称为最佳工作转速。如果筒体的转速很高，由于离心力的作用，以致使物料和钢球不再脱离筒壁，而随其一同旋转，这时钢球对物料已无撞击作用，研磨效率则很低，这种状态的最低转速称为临界转速。 

      球磨机系统存在的问题：球磨机一般采用的工频控制，易造成物料的过度研磨，需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大。球磨机一般采用星三角或自耦降压启动，启动电流特别大，对设备和电网的冲击很大，机械设备的生产维护量也大，而且电的损耗量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费，所以随着社会经济的发展以及企业产生规模的扩大，直接工控球机磨的弊病已暴露无遗，并严重地阻碍了各工业企业快速发展。这促使人们去研制启动平滑、研磨效率较高、产量大、能耗低的球磨机—— —变频控制球磨机。 

      球磨机变频调速节能控制系统的工作原理及系统性能要求:根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的研磨机系统应满足以下要求：改后的设备要有足够的起动转距，满足球磨机装载量大的要求，并保证设备在变频运行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒功率特性;利用变频调速控制系统改造原有球磨机低速时的正常运行，确保正常的工艺控制要求，延长球磨机和电动机的使用寿命，减少维护。

      变频器的选型：根据上述原则，广州市珠峰电气最新的3000系列是从珠峰2000的基础升级而成。该系列变频器有以下特点：本系列是采用新一代SVPWM波型生成技术的变频器，低速额定转矩输出，带载能力强，低速时可达到80%的额定转矩输出。具有多种转矩提升及V/f曲线可设定，多种加、减速模式可以选择，内置人性化的PID功能，诸多参数均可在线调整。具有各种完善的保护功能及故障诊断系统，具有过电压、过电流及失速保护等功能技术先进、功能齐全、使用方便，可满足电气节能及各种生产工艺要求的需要。

      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：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。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、皮带等机械的使用寿命，减少了维修费用；利用变频节能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，起动力矩足够，保护功能完善，保证了工艺控制质量，节约了维护成本。球磨机使用变频调速后，起动电流小于额定电流的1.5倍，（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180~200A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调闸或故障。在同样的电网容量下，可以增加装机台数，内置电流反馈系统自动运行功能，可以通过变频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。球磨机变频节能系统的节能效果一般可达12~15%左右。 

      投资与回报：以东莞唯美陶瓷为例，其公司安装的6台大功率的变频器，以其中的一台40吨球磨机为例：电动机功率为132KW，球磨机用电总负荷为132KW，运行时间为每日20小时，每月30天，平均负荷率0.85%，平均节电率为10%。电价0.70元/度，则可得出：月节电费＝用电总负荷×平均负荷率×月运行时间×电价×节电率＝132×0.85×20×30×0.70×10％＝4712.4元,投资回收期＝改造总投入÷月节电费＝45368÷4712＝9.6个月,即不到一年就可以收回全部的投资，而变频器的使用寿命一般为10~15年，一年后即为纯回报期，也即年节电收益在6万元左右。 
      在我国水泥、陶瓷、冶金行业,球磨机被大量使用,是物料粉碎不可缺少的重要生产设备。实践证明,变频器用于水泥、陶瓷、冶金行业球磨机的节能驱动是十分成功的,取得了良好的经济效益,对于我国提出的建设节约型社会,减少环境污染具有重大的经济和社会意义。广州市珠峰电气ACI变频节电气产品广泛应用于火力发电、冶金、采油采矿、化工、机械、城市供水、塑胶、水泥、造纸.陶瓷、制药等领域,其大力的推广应用,将可尽早实现中国节能第一品牌的提升。

 

  作者：袁正雨