球磨機使用變頻器探討

1、球磨機使用變頻器探討（1） 2008-08-01 09:31:00 來源：互聯(lián)網(wǎng)本文介紹了在水泥、陶瓷行業(yè)廣泛應(yīng)用的球磨機使用變頻器的問題，并進行節(jié)能相關(guān)的分析 與計算。結(jié)果說明，球磨機使用變頻器仍有一定幅度的節(jié)能空間。關(guān)鍵字：球磨機 Q 2篇變頻器 Q 602篇液力偶合器 Q 1篇節(jié)能運行模式 Q 1篇概述水泥、陶瓷行業(yè)應(yīng)用變頻器已經(jīng)非常普遍，生產(chǎn)機械如回轉(zhuǎn)窯，窯頭、窯尾 風(fēng)機，傳送帶等原來用電磁調(diào)速或其他的調(diào)速方式，都相繼改造為變頻交流調(diào) 速。改造的目的是使生產(chǎn)過程中工藝調(diào)速方便，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，實現(xiàn)自 動化，節(jié)能等。但是，在球磨機上使用變頻器，其本上還是空白。其原因是，球 磨機料筒

2、的轉(zhuǎn)速是恒定的，即使要變化，變化的范圍也不大，如果考慮使其轉(zhuǎn)速 下降節(jié)能，但可能使球磨的時間增長，節(jié)能的效果不明顯。實際上球磨生產(chǎn)過程 比較簡單，如某陶瓷廠的球磨機電機90kW，料筒內(nèi)加料16T18T，在50Hz下運 轉(zhuǎn)8小時，料的細度達到要求就出料，然后再加料，重復(fù)上述過程，一般來說， 這是一個經(jīng)驗工藝數(shù)據(jù)，對不同的廠家和球磨的原料不同，工藝參數(shù)也有差別。 在某地陶瓷行業(yè)，普遍使用的球磨機的電氣傳動方式為，三相交流鼠籠異步電機 一液力偶合器一齒輪減速器一皮帶輪減速器，在這里，球磨機的料筒作為了減速 器的皮帶輪使用。容量為90KW電機，在球磨機重載起動時，若傳動環(huán)節(jié)中無液 力偶合器，即使使用自

3、耦減壓起動器或星一三角啟動器，對電網(wǎng)也會造成較大的 沖擊，并且經(jīng)常出現(xiàn)起動失敗。為緩沖起動時的沖擊，傳動環(huán)節(jié)中加入了液力偶 合器，這樣可在任何狀態(tài)下順利起動球磨機。液力偶合器和變頻調(diào)速節(jié)能液力偶合器是通過控制工作腔內(nèi)工作油液的動量矩變化，來傳遞電動機能 量，電動機通過液力偶合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被 加速的工作油再帶動液力偶合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載。 液力偶合器有調(diào)速型和限矩型之分，前者用于電氣傳動的調(diào)速，后者用于電機的 起動。系統(tǒng)中的液力偶合器在電機起動時起緩沖作用，其效率理論值為95%。變 頻器的效率為96%，在傳動環(huán)節(jié)中去掉液力偶合器，用交流調(diào)

4、速變頻器驅(qū)動球磨 機電機，可以在額定電流下順利起動90kW電機，并且，理論上效率可以提高1%。 實際上液力偶合器的效率與液力偶合器腔內(nèi)注入油量有關(guān)，在運轉(zhuǎn)過程中液力偶 合器有一定的溫升，存在密封不嚴有泄漏等因素，其效率一般都小于理論值95%， 減少2%3%是常有的事。球磨機的電機轉(zhuǎn)速為1440r/min，經(jīng)液力偶合器和減速器減速后，料筒的運 轉(zhuǎn)速度為16r/min。球磨機的效率計算的公式為：nT7 =式中：nT一為液力偶合器輸出軸的速度，nB一為電機側(cè)液力偶合器輸入軸的速度其效率為0.95，在傳動環(huán)節(jié)中去掉液力偶合器，用彈性聯(lián)軸器直接連接， 這時料筒的速度會超過16r/min，為維持原來的工藝

5、狀況，電機應(yīng)減速，變頻器 的輸出頻率下降到50X0.95=47.5Hz，由于球磨機是恒轉(zhuǎn)矩負載，電機運轉(zhuǎn)頻率 下降，其電流基本不變或略有下降，但輸出電壓按比例下降，由三相電機功率計 算式：P= 43UICOS現(xiàn)場有就地補償電容，用變頻器后功率因數(shù)基本不變，因此應(yīng)節(jié)約5%功率。 前兩項相加大約有8%的節(jié)能。電機的調(diào)壓節(jié)電球磨機起動時的起動電流較大，起動完成后，運行電流為80110A，對于 90kW電機相當于輕載運行，這時電機的效率也較低。應(yīng)用自動能耗最優(yōu)控制， 即利用變頻器的電壓調(diào)節(jié)功能，可在與負載無關(guān)的條件下，保持電機的效率為最 高。異步電機的損耗有銅耗，基本鐵心損耗，常稱為鐵耗，機械磨擦損耗

6、和雜散 損耗。對已定型生產(chǎn)的電動機，機械磨擦損耗在運行過程中為常值；銅耗與電機 電流的平方成正比，隨負載的變化而變化;鐵耗近似與電機端電壓的平方成正比； 雜散損耗與電機電流的平方成正比，隨負載的變化而變化。對于90kW電機，以 上各種損耗占總損耗的百分數(shù)分別是銅耗20%30%，鐵耗20%，機械磨擦損耗 40%50%，雜散損耗15%20%。對相同的負載，電機端電壓的升高，電流會減 小，因此當端電壓升高時，銅耗和雜散損耗減小；而鐵損增加。這樣，電機的端 電壓存在有一點，在這點時電機的總損耗為最小，如圖一：某陶瓷廠90kW球磨機的負載情況如下：球磨機電機90kW，料筒的轉(zhuǎn)速為 16r/min，每個工

7、作周期等于3.75s，電流在80110A之間變化，相當于額定電 流的46%62.5%，如圖二所示:62.5%62.5%46%46%I-H1二 kJ 佻0.753圖二球磨機負載圖球磨機使用變頻器探討（2）2008-08-01 09:31:00 來源：互聯(lián)網(wǎng)本文介紹了在水泥、陶瓷行業(yè)廣泛應(yīng)用的球磨機使用變頻器的問題，并進行節(jié)能相關(guān)的分析 與計算。結(jié)果說明，球磨機使用變頻器仍有一定幅度的節(jié)能空間。關(guān)鍵字：球磨機冬2篇變頻器 Q 602篇液力偶合器冬1篇節(jié)能運行模式 Q 1篇下面進行節(jié)能效果分析：1.不進行節(jié)能控制時：負載較高時的功耗P10=90* 0.625/0.884=63.63 (KW)0.88

8、4為62.5%負載時電機的效率負載較低時的功耗P11=90* 0.46/0.65=63.69 (KW)0.65為46%負載時電機的效率一周期平均功率P1= (P10*0.75+P11*3) /3.75=63.68 (KW)2.變頻器進行節(jié)能調(diào)節(jié)時：負載較高時的功耗P20=90 大 0.625/0.886=63.49 (KW)0.886為62.5%負載且電壓控制時電機的效率負載較低時的功耗P21=90*0.46/0.70=59.14 (KW)0.70為46%負載且電壓控制時電機的效率一周期平均功率P2= (P20*0.75+P21*3) /3.75=60.01 (KW)每年按320天，每天按20小時計算，一年節(jié)電(63.49-60.01 )*6400=22272 (kW.h)折算為節(jié)能率(63.49-60.1) /63.49=0.055=5.5%從上面的數(shù)據(jù)可見，用變頻器進行節(jié)能調(diào)節(jié)時，對于兩種負載情況，62.5% 負載的效率從0.884提高到0.886，僅為0.002； 46%的負載的效率從0.65提高 到0.70，也只為0.05，但節(jié)電率也有3%。結(jié)語球磨機的節(jié)能目前僅從兩方面考慮，去掉液力偶合器使用變頻器的節(jié)電率為 8%,利用變頻器的節(jié)能模式調(diào)節(jié)可有3%的節(jié)能，兩項相加共有11%的節(jié)能，由此 可見，對球