微能變頻器在陶瓷球磨機上的應(yīng)用

0 引言

在21世紀的今天，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)逐漸成為社會發(fā)展的一道亮點。然而在很多可以進行節(jié)能的企業(yè)里，例如陶瓷行業(yè)，普遍認為其生產(chǎn)設(shè)備球磨機是難以被控制的，認為用電設(shè)備消耗多少電，是由其機電特性所決定的，主觀的控制無能為力。顯然，此觀念是錯誤的。在全國上下用電形勢嚴峻的情況下，深圳市微能科技有限公司利用先進變頻節(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)和管理措施能達到將球磨機能耗降到最低的效果，這樣既保護環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，企業(yè)的經(jīng)營成本至少可以減少5%～10%。

1 球磨機的工作原理

在陶瓷企業(yè)里，球磨機由于功率比較大，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)動部分

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。陶瓷工業(yè)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，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。

2 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。

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?，球磨機的效率很低。

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，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。

3 球磨機系統(tǒng)存在的問題

1)球磨機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)球磨機一般采用星三角或自耦降壓啟動，啟動電流特別大，對設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊很大;

3)機械設(shè)備的生產(chǎn)維護量也大，而且耗電量相當(dāng)驚人，這必然會給生產(chǎn)廠家?guī)砗芏嗖槐匾穆闊┖蛧乐氐馁Y源浪費。

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