?一、引言
??在我國(guó)的陶瓷行業(yè)，球磨機(jī)被大量使用，是物料粉碎的不可缺少的重要生產(chǎn)設(shè)備。球磨機(jī)一般功率都較大，系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單的工頻控制，所需研磨周期長(zhǎng)，研磨效率低，易造成物料的過度研磨，單位產(chǎn)品的功耗大，因而成為陶瓷行業(yè)最大的耗電設(shè)備之一。同時(shí)系統(tǒng)的啟動(dòng)電流大，對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)沖擊較大，造成機(jī)械設(shè)備的維護(hù)量也大。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速在陶瓷、水泥、冶金行業(yè)已日漸得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)踐證明，球磨機(jī)采用變頻控制節(jié)能效果顯著，可為企業(yè)創(chuàng)造非常良好的經(jīng)濟(jì)效益。本文以新科瑞C500系列變頻器為例，介紹了球磨機(jī)的一種變頻控制應(yīng)用方案。
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圖1 球磨機(jī)現(xiàn)場(chǎng)
二、工藝介紹
??1、球磨機(jī)主要由傳動(dòng)裝置、筒體裝置、給料裝置、卸料裝置及電氣控制裝置等組成。設(shè)備運(yùn)行時(shí)由電氣控制裝置驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，然后再通過減速機(jī)及周邊大此輪的減速傳動(dòng)，拖動(dòng)筒體裝置回轉(zhuǎn)。筒體裝置內(nèi)部裝有的物料和研磨體在回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力和摩擦力的作用下，被提升至一定高度后沿近似拋物線的軌跡落下來沖擊和研磨筒體底部的另一部分物料，并產(chǎn)生一定的軸向運(yùn)行促使物料研磨和混合均勻。研磨完成的物料最后通過卸料裝置排除筒體，以進(jìn)行下一段工序處理。結(jié)構(gòu)工藝如下圖2所示。
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1-電機(jī) 2-離合器 3-減速器 4-摩擦離合器 5-大齒輪 6-筒身 7- 加料口 8-端蓋 9-旋塞閥 10-卸料管 11-主軸頭 12- 軸承座 13-機(jī)座 14-襯板 15- 研磨
圖2 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)
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技術(shù)指標(biāo)：
■球磨機(jī)在運(yùn)行過程中負(fù)荷波動(dòng)大，要求變頻器過流、過載、限流功能強(qiáng)；
■球磨機(jī)啟動(dòng)時(shí)負(fù)荷非常重，要求點(diǎn)動(dòng)即可將球磨機(jī)運(yùn)行到任何位置；
■球磨效果最佳的情況下，較大程度的節(jié)電。
??2、在球磨機(jī)中，研磨體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與筒體的轉(zhuǎn)速和研磨體與筒體內(nèi)壁的摩擦因素等有關(guān)系。研磨體在筒體中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本上可以分為：?
??a.瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，全部研磨體可以看成是一個(gè)松散的“團(tuán)塊”，“團(tuán)塊”的界面隨著筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)而沿著轉(zhuǎn)動(dòng)方向不斷向上偏斜，形成斜坡。當(dāng)斜坡的傾斜角到達(dá)研磨體的自然休止角時(shí)，研磨體在重力等作用下將沿斜坡滾下，形成瀉落式運(yùn)動(dòng)，如下圖所示。在瀉落式運(yùn)動(dòng)中，物料主要在研磨體相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的碰擊和研磨作用下而被粉碎。
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圖3 球磨機(jī)的3種工作狀態(tài)
b.拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，研磨體隨筒體上升致一定高度后，象拋射體一樣拋落下來，在拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，物料主要是在研磨體拋落時(shí)的碰擊作用以及部分的研磨作用下被粉碎。
??c.離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)筒體轉(zhuǎn)速過高時(shí)，由于離心力的作用，研磨體“貼附”在筒體內(nèi)壁上與筒體一道做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不再拋落，在離心式運(yùn)動(dòng)中，研磨體不再對(duì)物料產(chǎn)生碰擊和研磨作用，物料則不會(huì)被粉碎。
三、控制方案
根據(jù)球磨機(jī)原工況存在的問題并針對(duì)其生產(chǎn)工序及工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用新科瑞C500系列變頻器系統(tǒng)控制方案，具體如下：
主電機(jī)使用矢量型變頻器驅(qū)動(dòng)，內(nèi)置優(yōu)化的控制程序，可根據(jù)球磨機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整電機(jī)在運(yùn)行過程中的各項(xiàng)參數(shù)，使電機(jī)的軸功率達(dá)到最佳化。系統(tǒng)轉(zhuǎn)速可根據(jù)球磨工藝條件的變化，設(shè)置為自動(dòng)調(diào)節(jié)模式，保證球磨機(jī)工作效率的同時(shí)可有效的節(jié)約電能。
???控制電氣圖如下圖4所示：
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圖4 控制電氣圖
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變頻器參數(shù)設(shè)置：
功能碼 | 設(shè)定值 | 參數(shù)名稱 |
F0.01 | 1 | 運(yùn)行命令通道 |
F0.02 | 1 | 頻率給定通道 |
F0.11 | 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 | 加速時(shí)間 |
F0.12 | 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 | 減速時(shí)間 |
F1.06 | 1 | 停機(jī)方式 |
F2.01 | 電機(jī)銘牌參數(shù) | 電機(jī)額定功率 |
F2.03 | 電機(jī)銘牌參數(shù) | 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 |
F2.05 | 電機(jī)銘牌參數(shù) | 電機(jī)額定電流 |
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四、方案特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
? 1、球磨機(jī)使用變頻調(diào)速后，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的軟啟動(dòng)。啟動(dòng)電流大大減小，比之前的工頻控制小3～5倍，消除了啟動(dòng)時(shí)的沖擊，延長(zhǎng)了機(jī)械部件的使用壽命，減少了設(shè)備的維護(hù)量及維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)及周邊設(shè)備的沖擊；
??2、利用變頻矢量調(diào)速技術(shù)拖動(dòng)，滿足了球磨機(jī)低速運(yùn)行、大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，有效保證系統(tǒng)的控制工藝；
??3、可以通過變頻器方便地設(shè)定研磨時(shí)間，加磨時(shí)間和自動(dòng)停機(jī)功能，使操作更加智能化，人性化；
??4、節(jié)能效果一般可達(dá)10%～15%；
??5、系統(tǒng)具有完善的缺相、短路、過電壓、過電流等各種保護(hù)功能，同時(shí)可加裝市電/節(jié)能切換功能，有效保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
五、結(jié)束語???
??本文介紹了一種基于新科瑞C500變頻器的球磨機(jī)機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)方案，該方案實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟啟動(dòng)，有效保證系統(tǒng)控制工藝的同時(shí)提高了工效，節(jié)能效果顯著，并且有效延長(zhǎng)了系統(tǒng)各設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備維護(hù)量，為客戶取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，該方案在陶瓷行業(yè)有著非常廣闊的應(yīng)用前景，目前已成功的應(yīng)用于多個(gè)球磨機(jī)變頻改造的系統(tǒng)中。
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