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一、引言
在21世紀(jì)的今天，全球能源緊張，節(jié)能的呼聲越來越高，先進的節(jié)能技術(shù)逐漸成為社會的一道亮點。在然而在很多節(jié)能企業(yè)里，特別對陶瓷行業(yè)，普遍認(rèn)為球磨機難以被控制的，因為用電設(shè)備消耗多少電，是同其機電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念是錯誤的。在全國上下用電形勢嚴(yán)峻的情況下，邁凱諾變頻器利用先進變頻節(jié)能技術(shù)，在廣東佛山新華陶瓷廠實行球磨機節(jié)能改造。實踐證明，通過一系列的技術(shù)和管理措施可以大幅度降低球磨機能耗，即保護環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益，企業(yè)至少可以減少5～10%的經(jīng)營成本。
二、 球磨機工作原理
球磨機主要由傳動裝置、筒體裝置、加料裝置、卸料裝置及電氣控制裝置等組成，分給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機、小傳動齒輪、電機、電控）等主要部分。其主體是一個水平裝在兩個大型軸承上的低速回轉(zhuǎn)的簡體。球磨機由電動機通過減速機及周邊大齒輪減速傳動、或由低轉(zhuǎn)速同步電機直接通過周邊大齒輪減速傳動，驅(qū)動回轉(zhuǎn)部回轉(zhuǎn)。筒體內(nèi)部裝有適當(dāng)?shù)哪サV介質(zhì)一鋼球。磨礦介質(zhì)在離心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈拋落或泄落狀態(tài)落下。被磨制的物料由給料口連續(xù)地進入簡體內(nèi)部，被運動的磨礦介質(zhì)所粉碎，并通過溢流和連續(xù)給料的力量將產(chǎn)品排出機外，以進行下一段工序處理。
驅(qū)動部分是球磨機的關(guān)鍵：球磨機屬于低速重載設(shè)備，裝載量大，起動力矩也很大，一般需要加裝液力耦合器來完成傳動系統(tǒng)的啟動和調(diào)速。球磨機啟動對電網(wǎng)沖擊大，而且啟動完成后運轉(zhuǎn)時所需的轉(zhuǎn)矩減小，所以在節(jié)約能源方面有很大的空間。目前普遍采用的驅(qū)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。由于球磨機屬恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在用液力耦合器調(diào)速時，其調(diào)速效率等于調(diào)速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪費掉。
三、球磨機的生產(chǎn)工藝
球磨機一般以固定轉(zhuǎn)速運行，筒體的轉(zhuǎn)速是由皮帶輪或齒輪減速機構(gòu)（也有用液力耦合器）決定的。球磨機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速下，筒體內(nèi)的鋼球和物料的運動狀況如圖2所示。
用3.jpg "邁凱諾KE300A變頻器在陶瓷球磨機上的應(yīng)用3.jpg")
球磨機工作時狀態(tài)圖
1）當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，鋼球和物料隨筒體內(nèi)壁上升，當(dāng)鋼球和物料的傾角等于或大于自然傾角時，沿斜面滑下，不能形成足夠的落差，鋼球?qū)ξ锪系难心プ饔煤苄。蚰C的效率很低。
2）如果筒體的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，這時鋼球?qū)ξ锪弦褵o撞擊作用，研磨效率則更低。這種狀態(tài)的低轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。
3）當(dāng)筒體的轉(zhuǎn)速處于上述二者之間的某一轉(zhuǎn)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最大，研磨效率最高，此時的轉(zhuǎn)速稱為最佳工作轉(zhuǎn)速。
四、變頻器改造優(yōu)勢
變頻控制技術(shù)是當(dāng)前電氣自動化控制的重要的技術(shù)，已經(jīng)在各行各業(yè)的裝備控制發(fā)揮了重要的作用，對于球磨機應(yīng)用是發(fā)展趨勢，而且會成為球磨機工藝控制自動化的重要也是核心的組成部分，球磨機采用變頻控制技術(shù)將會帶來以下革新：
1、 網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高：
原電機直接由工頻驅(qū)動時，輕載時功率因數(shù)較低（有補償?shù)某猓捎米冾l調(diào)速系統(tǒng)后，電源側(cè)的功率因數(shù)可提高到0.9以上，無需無功補償裝置就能大大的減少無功功率，滿足電網(wǎng)要求，可進一步節(jié)約上游設(shè)備運行費用。
2、 提高球磨機的使用效率，節(jié)約電能，降低裝備運行成本。
變頻調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)了工頻無法實現(xiàn)的無級調(diào)速，它可對球磨機設(shè)備實現(xiàn)工頻以下的調(diào)速，使轉(zhuǎn)速適應(yīng)運行工況。球磨機筒體存在一個臨界的轉(zhuǎn)速和運行工作轉(zhuǎn)速范圍，達(dá)到和超過臨界轉(zhuǎn)速的表現(xiàn)就是筒體里的鋼珠將緊貼筒體內(nèi)壁一起旋轉(zhuǎn)進而不再破磨物料，而筒內(nèi)在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)表現(xiàn)為物料處理量和效率大幅度提升。所以實際運行筒體的轉(zhuǎn)速將會控制在臨界轉(zhuǎn)速以下和盡量工作在合理工作范圍內(nèi)。臨界轉(zhuǎn)速跟筒體直徑、鋼球直徑、重量和物料的動態(tài)填充率有關(guān)。傳統(tǒng)的工頻控制電機轉(zhuǎn)速一定，在轉(zhuǎn)速不滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求時只能依靠改變剛球的大小和物料填充率來改變臨界轉(zhuǎn)速，這將嚴(yán)重的降低機械設(shè)備的使用效率和增加生產(chǎn)工時（添換鋼珠耗時和單次筒內(nèi)破磨物料可能達(dá)不到滿載）。采用變頻調(diào)速技術(shù)后，已經(jīng)不同的物料填充率將可以隨心所欲的改變轉(zhuǎn)速以使球磨機運行在滿載的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，操作簡單，球磨機的使用效率也將大大提高，在節(jié)約運行成本的同時生產(chǎn)任務(wù)進程也可得到較大的保證。除此之外，變頻調(diào)速傳動裝置的使用也將促使以后機械傳動裝置的大大簡化，機械損耗將進一步降低，節(jié)約了寶貴的電能。
3、通過變頻自身的V/F功能節(jié)電。
在保證電機輸出力矩的情況下，可自動調(diào)節(jié)V/F曲線。減少電機的輸出力矩，降低輸入電流，達(dá)到節(jié)能狀態(tài)。
4、可對電機實現(xiàn)軟啟動，啟動時電流不超過電機額定電流的1.2倍，電機使用壽命延長。
在整個運行范圍內(nèi)，啟動時電動機電流小，需要消耗的電量比用接觸器啟動小80%，電機可保證運行平穩(wěn)。大慣量的球磨機機在傳統(tǒng)工頻啟動時電流沖擊和停機時的電瞬變來的損害是不言而喻的，變頻調(diào)速裝置在啟動和停機時對電流有著良好的平滑控制，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，節(jié)約了電費，也減少了啟動慣性對設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。
5、 保護功能強大，適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動能力強。
變頻調(diào)速裝置一般保護功能全面?？梢苑乐闺娋W(wǎng)突變對電機的損害，在網(wǎng)側(cè)電源故障時有效的保護變頻器和電機，在電機負(fù)載發(fā)生故障時也可以有效的防止故障擴散至電網(wǎng)，可以大限度的保護電機。
6、 使用變頻調(diào)速裝置可以提高自動化水平，為工廠實現(xiàn)高度自動化提供了底層解決方案。
在球磨機的實際作業(yè)中，往往噪聲大，粉塵多，工人的作業(yè)強度和環(huán)境差，若使用變頻調(diào)速裝置，可以將電氣傳動設(shè)備放置在離球磨機稍遠(yuǎn)的位置，操作起來更加方便安全，實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控也可在遠(yuǎn)離噪聲的環(huán)境中進行。
五、結(jié)束語
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(shè)備。實踐證明，邁凱諾（Micno）KE300A變頻器用于陶瓷行業(yè)球磨機的節(jié)能驅(qū)動項目是成功的，取得了良好的經(jīng)濟效益。對于我國提出的建設(shè)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。
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