陶瓷球磨機節(jié)能改造技術研究

王靜++李振鋒++陳立柱

摘 要：陶瓷球磨機在現(xiàn)代生產(chǎn)加工企業(yè)中應用較為廣泛，文章主要針對歐瑞傳動電氣的E2000系列設備的應用進行了探討，針對該系列變頻器在球磨機中的應用狀況以及相比較于傳統(tǒng)觀控制系統(tǒng)，E2000系列變頻器的應用所帶來的優(yōu)勢進行了分析。

關鍵詞：陶瓷修磨機 變頻器 節(jié)能改造

中圖分類號：TQ174 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0020-01

新世紀是一個迅速發(fā)展的時代，但是隨之而來的是諸多問題，環(huán)境污染、能源枯竭以及人口激增。面對越來越少的能源，人們不得不從各方面著手展開節(jié)能工作，節(jié)能技術已經(jīng)成為了當今社會各類技術發(fā)展的重點。歐瑞電氣公司出產(chǎn)的E2000系列變頻器，在性能上較為突出，使用了當今最先進的變頻技術。在某陶瓷廠的球磨機中，便采用了該系列的變頻器作為設備改造的部件。通過實際的使用狀況分析，該系列變頻器能夠有效降低設備等能耗，并且在管理和操作上更為便捷，不但節(jié)約了能源，降低了能耗，同時也為企業(yè)創(chuàng)造了良好的效益，降低了企業(yè)成本。

1 設備工作原理

陶瓷企業(yè)中，耗能較大的設備便是球磨機，其用電量可以達到整個生產(chǎn)線總用電量的80%，在結(jié)構上，各類球磨機大致相同，即便是存在不同，也只是某一部件上有所差異，磨機的組成部件主要包括：傳動裝置、軸承、排料器、給料器、以及筒體和襯板，另外設備想要正常運行，潤滑系統(tǒng)也是必不可少的。線面便針對四個最主要的部分進行了分析。

（1）筒體：設備的筒體結(jié)構為鋼板結(jié)構，鋼板規(guī)格為12～15 mm厚。在筒體的兩端皆有法蘭盤，用以同排料端以及給料端的蓋口相鏈接，筒內(nèi)設置的襯板為可更換式襯板，以方便對筒體進行檢查，也便于襯板的更換，另外，筒體上設置有入孔，形狀為矩形，長度范圍在350～550 mm。

（2）給料部：該結(jié)構主要由給料器以及軸頸內(nèi)套和扇形襯板組成，通過該結(jié)構便于給料。給料器同內(nèi)套端部之間需要通過螺栓進行固定。而給料器一般都會使用聯(lián)合型設備，而鼓式給料器以及渦式給料器也有所應用，只是相對較少。

（3）排料部：由帶有中空軸頸的端蓋，格子襯板，襯塊，中心襯板，和軸頸內(nèi)套等零件組成，整個排料部位和給料部位度一樣緊固在筒體法蘭盤上。

（4）驅(qū)動部分：球磨機裝在需求量相對較大，啟動力矩以及栽種也相對較大，因而傳動系統(tǒng)在啟動以及調(diào)速過程中需要通過液力耦合器輔助完成。在陶瓷工業(yè)中，球磨機通常采用附加啟動電機沖擊啟動或軟啟動裝置來啟動，會造成較大的電網(wǎng)沖擊，而且啟動完成后運轉(zhuǎn)時所需的轉(zhuǎn)距減小，所以在節(jié)約能源方面有很大的空間。

2 設備系統(tǒng)存在的問題

（1）在球磨機的運行過程中，對設備的控制一般采用貢品控制，因而在對物料進行衍磨的過程中容易造成過渡衍磨現(xiàn)象，或者衍磨周期過長，從而無法產(chǎn)生高效的衍磨作業(yè)，并且設備功耗過大。

（2）設備的啟動一般采用自耦降壓的方式或者星三角啟動的方式，因而在啟動時會產(chǎn)生較大的電流，這對電網(wǎng)以及設備的沖擊較大。

（3）設備需要市場維護，且能耗較大。這類問題是普遍存在于傳統(tǒng)的球磨機中的，這些問題在生產(chǎn)中必然會給廠家?guī)砺闊?，并且也會造成一些不必要的資源浪費，企業(yè)為了生存、發(fā)展以及擴大規(guī)模，就必須對該類弊病進行解決，而隨著經(jīng)濟的發(fā)展，此類問題嚴重影響了企業(yè)的發(fā)展。因而變頻控制球磨機應時而生，該類設備以其平滑的啟動以及高效的衍磨和較低的能耗被廣泛應用開來。

3 工作原理分析

（1）系統(tǒng)性能。

以生產(chǎn)工藝為基礎結(jié)合當前的工況對設備進行分析，球磨機在改造后其系統(tǒng)需要滿足一下要求：首先必須保證設備的啟動轉(zhuǎn)矩應當符合要求，同時對于球磨機的裝載量也應當予以滿足，另外系統(tǒng)需要考慮到變頻運行狀態(tài)，在該狀態(tài)下，必須保證電機狀態(tài)平穩(wěn)，功率恒定。

（2）設備選型。

依照上述性能分析，在進行變頻器的選擇上需要注意系統(tǒng)要求，E2000系列變頻器具有其優(yōu)越的特性：

①E2000系列變頻器在額定轉(zhuǎn)矩輸出上相對較低，但是具有強大的帶載能力，在進行輸出時，能夠達到額定轉(zhuǎn)矩輸出的180%。

②該系列的變頻器可以設定多種轉(zhuǎn)矩，也可以設定V/F曲線，同時具有自動轉(zhuǎn)矩提升，加速模式以及減速模式都可以選擇，內(nèi)置PID功能較為豐富，且操作方便，各類參數(shù)調(diào)整都較為便捷。

③在故障診斷系統(tǒng)上相對完善，且設備具有自我保護功能。另外當設備中產(chǎn)生過電流以及過電壓、失速現(xiàn)象時，可以進行自我保護。另外變頻器需要選用功能齊全且較為便捷的，在電氣節(jié)能方面以及生產(chǎn)工藝方面，需要滿足其電壓等級功率要求，使得設備在性能上同國際先進國家技術生產(chǎn)水平相當。并且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，變頻精度較高，在設計上符合相關需要。

（3）應用效果。

球磨機安裝變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后，取得了以下效果：

①改造后的設備能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，以及市電/節(jié)電切換功能，并能克服球磨機大慣性引起的回升電壓，有效地保證設備正常運行。

②利用變頻器自動電壓調(diào)節(jié)功能，可在與負載無關的條件下，保持電機效率最高。因消除了起動時的沖擊，延長了機軸、波箱齒輪，皮帶等機械件的使用壽命，減少了維修費用。

③利用變頻調(diào)速技術改造了球磨機的拖動系統(tǒng)，滿足了球磨機低速運行、大起動轉(zhuǎn)距的特點，實現(xiàn)了球磨機的運行速度連續(xù)可調(diào)。電機起動時無沖擊電流，起動力距足夠，保護功能完善。保證了工藝控制質(zhì)量、節(jié)約了維護成本。

④球磨機使用變頻調(diào)速后，起動電流可比原先小5倍以上，（如132kW電機原先的起動電流在1000A以上，變頻節(jié)能控制系統(tǒng)起動電流為180～200A之間），實現(xiàn)了真正的軟起動，也收到了節(jié)能的效果。由于起動電流大大減小，不會造成對電網(wǎng)的沖擊和電網(wǎng)電壓的下降，消除了因球磨機起動而引起的其他用電設備跳閘或故障，在同樣的電網(wǎng)容量下，并可增加裝機臺數(shù)。

⑤內(nèi)置PLC多段速自動運行功能，可以通過變頻器方便地設定研磨時間，加磨時間和自動停機功能，使操作更加智能化，人性化。

⑥球磨機變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能效果一般可達12%～15%左右。

4 結(jié)語

球磨機作為物料粉碎最重要的設備，是我國陶瓷行業(yè)必不可少的，因而使用極為廣泛。通過實踐對歐瑞電氣公司出產(chǎn)的E2000系列變頻器的實際應用狀況進行分析，在陶瓷行業(yè)中，球磨機的性能直接關系到生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，并且球磨機的節(jié)能技術也逐步的得到了社會的關注，而E2000系列變頻器的應用，有效提高了球磨機的各方面性能，取得了巨大效益。E2000系列變頻器的使用同樣也對構件節(jié)約社會，減少環(huán)境污染做出了巨大的貢獻。