微能變頻器在陶瓷球磨機(jī)上的應(yīng)用

0 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(jìn)的節(jié)能技術(shù)逐漸成為社會(huì)發(fā)展的一道亮點(diǎn)。然而在很多可以進(jìn)行節(jié)能的企業(yè)里，例如陶瓷行業(yè)，普遍認(rèn)為其生產(chǎn)設(shè)備球磨機(jī)是難以被控制的，認(rèn)為用電設(shè)備消耗多少電，是由其機(jī)電特性所決定的，主觀的控制無能為力。顯然，此觀念是錯(cuò)誤的。在全國上下用電形勢嚴(yán)峻的情況下，深圳市微能科技有限公司利用先進(jìn)變頻節(jié)能技術(shù)，采用最新的9G系列變頻器，在廣東陶瓷生產(chǎn)基地佛山市西樵鎮(zhèn)某知名陶瓷廠實(shí)行球磨機(jī)節(jié)能改造。實(shí)踐證明，通過一系列的技術(shù)和管理措施能達(dá)到將球磨機(jī)能耗降到最低的效果，這樣既保護(hù)環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)的經(jīng)營成本至少可以減少5%～10%。

1 球磨機(jī)的工作原理

在陶瓷企業(yè)里，球磨機(jī)由于功率比較大，占據(jù)了企業(yè)總用電量的80%以上的，各類球磨機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大體上是相同的，一般均由筒體，襯板，給料器，排料器，空中軸，軸承，傳動(dòng)裝置和潤滑系統(tǒng)組成。其外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 筒體

圓形筒體由若干塊厚度為12~15 mm 的鋼板焊接而成。其兩端焊接有法蘭盤，以便與鑄鋼的給料端蓋、排料端蓋進(jìn)行連接，筒內(nèi)裝有可以更換的襯板，為了使襯板與筒體內(nèi)壁緊密接觸并緩沖鋼球?qū)ν搀w的沖擊，在襯板與筒體內(nèi)壁之間敷有膠合板，為便于更換襯板和檢查筒體內(nèi)部狀況，在筒體上開有入孔，入孔多為矩形，長度一般為350~500 mm。

1.2 給料部

給料部由帶有中空軸頸的端蓋聯(lián)合給料器，扇形襯板，和軸頸內(nèi)套等部件組成。中空軸頸內(nèi)套可防止給料時(shí)對軸頸內(nèi)表面的磨損，內(nèi)套的內(nèi)表面帶有螺旋，有助于給料，給料器用螺栓固定在內(nèi)套的端部，一般使用聯(lián)合式給料器，其次是使用鼓式給料器和渦式給料器等。

1.3 排料部

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。在端蓋內(nèi)壁上鑄有八條放射狀筋條，相當(dāng)于隔板，每兩根筋條之間裝有格子襯板，用襯塊擠壓固定，襯塊則由螺釘穿過壁上的筋條固緊在端蓋上，自中心部分，利用中心襯板的止口拖住所有格子襯板，中空軸頸的內(nèi)套在排料格子的一端制成喇叭形葉片，以引導(dǎo)隔板淘起的礦漿順著葉片流出，整個(gè)排料部位和給料部位都一樣緊固在筒體法蘭盤上。

1.4 驅(qū)動(dòng)部分

球磨機(jī)屬于低速重載設(shè)備，裝載量大，起動(dòng)力矩也很大，一般需要加裝液力耦合器來完成傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)和調(diào)速。陶瓷工業(yè)球磨機(jī)通常采用附加啟動(dòng)電機(jī)沖擊啟動(dòng)或軟啟動(dòng)裝置來啟動(dòng)，對電網(wǎng)沖擊大，而且啟動(dòng)完成后運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)方式是三相交流電動(dòng)機(jī)- 液力耦合器- 齒輪減速器-皮帶輪減速器。由于球磨機(jī)屬恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在用液力耦合器調(diào)速時(shí)，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(fèi)掉。

2 球磨機(jī)的生產(chǎn)工藝

球磨機(jī)一般以固定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，筒體的轉(zhuǎn)速是由皮帶輪或齒輪減速機(jī)構(gòu)(也有用液力耦合器)決定的。球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速直接影響到鋼球和物料的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀況如圖2所示。

1)當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，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(shí)，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?，球磨機(jī)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(shí)鋼球?qū)ξ锪弦褵o撞擊作用，研磨效率則更低。這種狀態(tài)的最低轉(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(shí)，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(shí)的轉(zhuǎn)速稱為最佳工作轉(zhuǎn)速。

3 球磨機(jī)系統(tǒng)存在的問題

1)球磨機(jī)一般采用簡單的工頻控制，易造成物料的過渡研磨，所需研磨周期較長，研磨效率較低，單位產(chǎn)品功耗較大;

2)球磨機(jī)一般采用星三角或自耦降壓啟動(dòng)，啟動(dòng)電流特別大，對設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊很大;

3)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)維護(hù)量也大，而且耗電量相當(dāng)驚人，這必然會(huì)給生產(chǎn)廠家?guī)砗芏嗖槐匾穆闊┖蛧?yán)重的資源浪費(fèi)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，直接工控球磨機(jī)的弊病已暴露無遺，并嚴(yán)重地阻礙了行業(yè)的快速發(fā)展。這就促使人們?nèi)パ兄茊?dòng)平滑、研磨效率較高、產(chǎn)量大、能耗低的球磨機(jī)———變頻控制球磨機(jī)。