0 引言
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又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。
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)能改造上還沒有任何進展，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，要求點動即可將球磨機運行到任何位置，這樣要求變頻器低頻轉(zhuǎn)矩大;
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。
1 球磨機工藝
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，粉磨速度逐漸減慢了下來，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、減少球磨能耗的關(guān)鍵所在。
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)基本上可以分為三種。
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，如圖1（a）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,如圖1（b）所示。
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,圖1（c）所示。
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。
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，瀉落式運動時球磨機的最佳轉(zhuǎn)速是多少，是球磨機節(jié)能改造成功的關(guān)鍵。將球磨機控制技術(shù)與變頻器技術(shù)完美結(jié)合，是陶瓷廠球磨機節(jié)能改造成功的前提。
2 變頻器的選型
對變頻器的選型應(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，所以最好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。
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1.2～1.5倍，且電壓等級與控制電機相符。
3 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，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。
4 球磨機變頻節(jié)能控制柜
控制柜電氣原理圖如圖2所示。
1）控制柜操作面板上安裝有下述元件：
（1）三位選擇開關(guān)K1 用于變頻運行/ 工頻運行切換；
（2）常開控制按鈕K2 用于變頻器點動運行；
（3）面板工頻運行指示燈ED1；
（4）面板變頻運行指示燈ED2。
2）圖2 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有互鎖的關(guān)系，MCCB 為進線空氣斷路器，選用規(guī)格和線徑可參考用戶手冊的有關(guān)說明。
3）應(yīng)在操作面板的顯要位置提示工頻變頻轉(zhuǎn)換的注意事項。對工頻/ 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，將工頻/ 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)。
5 功能碼設(shè)定和調(diào)試
MD320簡易PLC功能是由變頻器內(nèi)置的一個可編程控制器來完成對多段頻率邏輯進行自動控制。可以設(shè)定運行時間、方向和運行頻率，以滿足工藝的要求。
MD320 系列變頻器可以實現(xiàn)16 段速變化控制，有4 種加減速時間供選擇。其功能碼的設(shè)定如
表1 所列。
當(dāng)頻率源參數(shù)F0-03、F0-04 確定為PLC 運行方式時，需要設(shè)置FC-00～FC-15、FC-16、FC-17、
FC-18－FC-49來確定其特性。
FC-00～FC-15的符號決定了簡易PLC 運行方向，若為負值，則表示反方向運行。
圖3為PLC運行示意圖
6 結(jié)語
變頻器成功應(yīng)用于球磨機節(jié)能改造，有以下幾點好處。
1）一臺14 t球磨機，55kW電機節(jié)電計算實例:市電工頻運行時，球磨時間13.5 h，耗電370kW·h;
用變頻器進行節(jié)能改造后，球磨時間13.5 h, 耗電310kW·h,節(jié)電率16.2%。
2）減少了沖擊，延長了球磨機軸和齒輪波箱等機械設(shè)備的使用壽命。
3）減少了對電網(wǎng)的沖擊，減少了電網(wǎng)裝機容量。
4）平滑軟起動，對電機具有過壓、過流、缺相等多種保護，延長了電氣設(shè)備的使用壽命。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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