球磨機變頻節(jié)能改造方案(2009[1].10)

1、SINE303球磨機變頻節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試指南一、概述對于陶瓷生產(chǎn)廠家來說， 電耗是其生產(chǎn)成本的重要部分， 而原料車間或釉料車間球磨機 是陶瓷廠主要能耗設(shè)備之一， 因此降低球磨機的能耗成為陶瓷行業(yè)降低成本、 提高產(chǎn)品競爭 力的有效途徑。球磨機對物料的粉碎作用主要是研磨體對物料的碰擊與研磨， 用間歇式球磨機粉磨物料 時，在開始不久粗顆粒的含量迅速減少， 物料粉磨的速度很快，隨著粉磨過程的進行， 粉磨 速度逐漸減慢下來， 以后則愈來愈慢。 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是顆粒愈細， 顆粒上的微裂紋等 缺陷愈少， 不易形成應(yīng)力集中， 顆粒愈難粉碎。如何選擇一套理想的球磨工藝，是提高球磨 效率，減少球磨能耗的

2、關(guān)鍵所在。研磨體在球磨機中的運動狀態(tài)基本上可以分為： 瀉落式運動狀態(tài)， 拋落式運動狀態(tài)和離 心式運動狀態(tài)， 實驗證明，在離心式運動中， 研磨體不再對物料產(chǎn)生碰擊和研磨作用， 而研 磨體瀉落式運動和拋落式運動所產(chǎn)生的研磨效果隨著粉磨的過程， 其對物料的粉碎作用也不 一樣，根據(jù)球磨工藝， 合理控制球磨機的轉(zhuǎn)速來控制研磨體的運動狀態(tài)是球磨機節(jié)能改造獲 得成功的有效途徑。目前大多數(shù)的陶瓷廠除了在風(fēng)機上進行了節(jié)能改造外， 絕大多數(shù)廠家在球磨機的節(jié)能改 造上沒有任何進展，這其中的主要原因有以下幾點：1：球磨機在運行過程中負荷波動大，要求變頻器過流、過載、限流功能強；2：球磨機啟動時負荷非常重，要求點動即可

3、將球磨機運行到任何位置，這樣要求變頻 器低頻轉(zhuǎn)矩大，一定要用到矢量型變頻器；3：節(jié)能效果一定要和球磨工藝過程相結(jié)合，否則達不到節(jié)電效果； 因此如何選擇一種性能良好的變頻器， 采用可靠、 適用的控制方案來進行球磨機的節(jié)能 改造，對于減少能源浪費具有重要意義。二、球磨機機節(jié)能改造的注意事項1、將球磨工藝技術(shù)與變頻器技術(shù)完美結(jié)合派遣球磨工藝技術(shù)人員、 變頻器技術(shù)的工程師， 前往現(xiàn)場詳細了解球磨機的工況及控制 系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。盡量不改變球磨機原有的控制系統(tǒng)，做到隨時可進行工、 變頻轉(zhuǎn)換， 將球 磨機控制技術(shù)與變頻器技術(shù)完美結(jié)合，是陶瓷廠球磨機變頻器節(jié)能改造成功的前提。2、關(guān)于變頻器的選型對變頻器的選型

4、應(yīng)根據(jù)負荷的性質(zhì)和要求來定。因球磨機的負載性質(zhì)是恒轉(zhuǎn)矩類，機 械特性較硬，動態(tài)特性要求較高，所以應(yīng)選用高性能矢量型變頻器。普通V/F 型變頻器在低速時雖然具有轉(zhuǎn)矩提升功能， 但提升不足， 電機轉(zhuǎn)矩可能無法滿足起動或低速穩(wěn)速運行的 需要，如果提升過大，又可能使因磁路飽和而過流。3、電機、變頻器容量的選擇在選配電機、變頻器容量前，應(yīng)實測一下球磨機在各個工序過程中最大的輸出力矩，作為選擇電機容量的依據(jù)。 變頻器的額定電流最好為控制電機額定電流的1.21.5倍，且電壓等級與控制電機相符。4、變頻器的安裝環(huán)境因為陶瓷廠溫度高，粉塵多，因此柜體要設(shè)計合理，柜內(nèi)變頻器周圍應(yīng)留足夠的空間， 保證良好的通風(fēng)管道

5、，并加裝冷卻風(fēng)扇以強迫風(fēng)冷，變頻器最好選用散熱器柜外安裝方式。 現(xiàn)場需安裝在通風(fēng)良好，遠離熱源和塵埃多的地方。5、改造后的特性.節(jié)電率可達16%左右。減少沖擊，延長球磨機軸和齒輪波箱的使用壽命。減少對電網(wǎng)的沖擊，減少電網(wǎng)裝機容量。平滑軟起動，對電機具有過壓、過流、缺相等多種保護，延長使用壽命節(jié)電計算實例：陶瓷生產(chǎn)用14噸球磨機，電機55kw市電工頻運行時，球磨時間13.5小時，耗電370度用正弦變頻器進行節(jié)能改造后，球磨時間13.0小時，耗電310度每球節(jié)電：60度電，節(jié)電率：60/370 = 16.2 %&設(shè)備安裝程序用戶需提供球磨機電氣控制系統(tǒng)圖。用戶方工藝、電氣技術(shù)人員配合，共同

6、完成設(shè)備安裝。7、參考資料在本方案中所引用的參考資料：(1) 正弦變頻器應(yīng)用手冊(2) 球磨工藝(3) 陶瓷工業(yè)機械與設(shè)備三、設(shè)計球磨機變頻節(jié)能控制系統(tǒng)控制柜電機接線柱控制柜電氣原理圖如下圖1所示R SINE303 USVTWX1X7COMVCIGND圖4-1 控制柜電氣原理圖1、控制柜操作面板上安裝有：A) 三位選擇開關(guān)K1 :用于變頻運行/工頻運行切換;B) 常開控制按鈕K2 :用于變頻器電動運行；C）面板工頻運行指示燈 ED1 ;D）面板變頻運行指示燈 ED2。2、上圖中，KM1和KM2為變頻運行接觸器，這兩個接觸器與原來工頻運行接觸有互 鎖的關(guān)系，MCCB為進線空氣斷路器，選用規(guī)格和線

7、徑可參考用戶手冊的有關(guān)說明。3、注意：應(yīng)在操作面板的顯要位置提示：工變頻轉(zhuǎn)換的注意事項。對工/變頻轉(zhuǎn)換時的注意事項，應(yīng)在控制柜操作面板上重點醒目位置印出，以提醒操作 人員。（例如：請先按下球磨機的停止按鈕，將工/變頻轉(zhuǎn)換按鈕打到停止位置，等電機停止后，再轉(zhuǎn)換到變頻起動球磨機工作；如變頻出現(xiàn)故障，請按操作面板上的復(fù)位按鈕。）四、安裝、調(diào)試和使用過程中常出現(xiàn)的問題1、 控制柜通風(fēng)設(shè)計：SINE303變頻器支持散熱器柜外安裝，請務(wù)必做好控制柜的通風(fēng)設(shè) 計，（否則會出現(xiàn)通風(fēng)不良，變頻器過熱，控制柜內(nèi)部過熱，需要現(xiàn)場加裝風(fēng)扇的情況）；2、關(guān)于過流球磨機一般不易空載辨識電機參數(shù)，在此情況下可采取以下措施：

8、1）進行電機靜態(tài)參數(shù)整定；2 ）滿載起動或點動，調(diào)整變頻器參數(shù)，不出現(xiàn)失速過流或過壓現(xiàn)象。五、功能碼設(shè)定和調(diào)試SINE303簡易PLC功能是變頻器內(nèi)置一個可編程控制器（PLC）來完成對多段頻率邏輯進行自動控制?？梢栽O(shè)定運行時間、運行運行方向和運行頻率，以滿足工藝的要求。SINE303系列變頻器可以實現(xiàn)7段速變化控制，有4種加減速時間供選擇。當(dāng)頻率源參數(shù) F0-08、F0-10確定為PLC運行方式時，需要設(shè)置 F6-00F6-07、F6-08、F6-14、F6-15 - F6-21來確定其特性。1、功能碼設(shè)定相關(guān)功能碼設(shè)定一覽功能碼設(shè)定值功能碼意義說明F0-02=2無PG矢量控制F0-04=1端

9、子運行命令通道F0.-08=1PLCS 行F0-16=30加速時間F0-17= 30減速時間F5-02=1X1端子為正轉(zhuǎn)運行；F5-08=9X7輸入端子為外部故障復(fù)位功能F9-01 F9-06根據(jù)電機銘牌輸入電機參數(shù)F9-08 F9-14通過靜止或完整調(diào)諧獲得相關(guān)電機參數(shù)F6-00F6-21設(shè)置變頻器的運行曲線五、售后服務(wù)12個月免費保修，終生維護24小時服務(wù)響應(yīng)附：球磨機中研磨體運動情況在球磨機中研磨體的運動狀態(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。研磨體在筒中的運動狀態(tài)基本上可以分為：（1） 瀉落式運動狀態(tài)當(dāng)球磨機轉(zhuǎn)速較低時，全部研磨體可以看成是一個松散 的“團塊”，“團塊”的

10、界面隨著筒體的轉(zhuǎn)動而沿著轉(zhuǎn)動方向不斷向上偏斜，形 成斜坡。當(dāng)斜坡的傾斜角到達研磨體的自然休止角時， 研磨體在重力等作用下將 沿斜坡滾下，形成瀉落式運動，如下圖所示。在瀉落式運動中，物料主要在研磨 體相對運動時產(chǎn)生的碰擊和研磨作用而被粉碎。（2）拋落式運動狀態(tài) 當(dāng)球磨機轉(zhuǎn)速較高時，研磨體隨筒體上升致一定高度后， 象拋射體一樣拋落下來，在拋落式運動狀態(tài)下，物料主要是在研磨體拋落時的碰 擊作用以及部分的研磨作用下而被粉碎的。（3）離心式運動狀態(tài) 當(dāng)筒體轉(zhuǎn)速過高時，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)運動而不再拋落。在離心式運動中，研磨體不再對物料產(chǎn)生碰擊和研磨作用，物料當(dāng)然就不會被粉碎。瀉落式運動狀態(tài)離心式運動狀態(tài)球磨機的轉(zhuǎn)速對其工作有很大的影響，如果轉(zhuǎn)速適當(dāng)，則能使粉磨工作 以較快的速度和在較高的效率下進行， 太快，由于離心力太大，研磨體緊貼在筒 體內(nèi)壁不會沿拋物線軌跡落下，當(dāng)然就不能給物料以有效粉碎，反之，轉(zhuǎn)速太慢， 在單位時間內(nèi)研磨體對物料作用的次數(shù)就減少， 同時研磨體上升高度不足，落下 時對物料做的功也少，粉磨速度和效率當(dāng)然也底。何時讓研磨體做拋落運動，拋落運動的最佳轉(zhuǎn)速是多少，何時讓研磨體做 瀉落式運動，瀉落式運動時球