一.概述 水泥、陶瓷行業(yè)應(yīng)用變頻器已經(jīng)非常普遍，生產(chǎn)機(jī)械如回轉(zhuǎn)窯，窯頭、窯尾風(fēng)機(jī)，傳送｀帶等原來用電磁調(diào)速或其他的調(diào)速方式，都相繼改造為變頻交流調(diào)速。改造的目的是使生產(chǎn)過程中工藝調(diào)速方便，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，節(jié)能等。但是，在球磨機(jī)上使用變頻器，其本上還是空白。其原因是，球磨機(jī)料筒的轉(zhuǎn)速是恒定的，即使要變化,變化的范圍也不大，如果考慮使其轉(zhuǎn)速下降節(jié)能，但可能使球磨的時(shí)間增長(zhǎng)，節(jié)能的效果不明顯。實(shí)際上球磨生產(chǎn)過程比較簡(jiǎn)單，如某陶瓷廠的球磨機(jī)電機(jī)90kw，料筒內(nèi)加料16T～18T，在50Hz下運(yùn)轉(zhuǎn)8小時(shí)，料的細(xì)度達(dá)到要求就出料，然后再加料，重復(fù)上述過程，一般來說，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)工藝數(shù)據(jù)，對(duì)不同的廠家和球磨的原料不同，工藝參數(shù)也有差別。在某地陶瓷行業(yè)，普遍使用的球磨機(jī)的電氣傳動(dòng)方式為，三相交流鼠籠異步電機(jī)—液力偶合器—齒輪減速器—皮帶輪減速器，在這里，球磨機(jī)的料筒作為了減速器的皮帶輪使用。容量為90KW電機(jī)，在球磨機(jī)重載起動(dòng)時(shí)，若傳動(dòng)環(huán)節(jié)中無液力偶合器，即使使用自耦減壓起動(dòng)器或星—三角啟動(dòng)器，對(duì)電網(wǎng)也會(huì)造成較大的沖擊，并且經(jīng)常出現(xiàn)起動(dòng)失敗。為緩沖起動(dòng)時(shí)的沖擊，傳動(dòng)環(huán)節(jié)中加入了液力偶合器，這樣可在任何狀態(tài)下順利起動(dòng)球磨機(jī)。 二.液力偶合器和變頻調(diào)速節(jié)能 液力偶合器是通過控制工作腔內(nèi)工作油液的動(dòng)量矩變化，來傳遞電動(dòng)機(jī)能量，電動(dòng)機(jī)通過液力偶合器的輸入軸拖動(dòng)其主動(dòng)工作輪，對(duì)工作油進(jìn)行加速，被加速的工作油再帶動(dòng)液力偶合器的從動(dòng)工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負(fù)載。液力偶合器有調(diào)速型和限矩型之分，前者用于電氣傳動(dòng)的調(diào)速，后者用于電機(jī)的起動(dòng)。系統(tǒng)中的液力偶合器在電機(jī)起動(dòng)時(shí)起緩沖作用，其效率理論值為95%。變頻器的效率為96%，在傳動(dòng)環(huán)節(jié)中去掉液力偶合器，用交流調(diào)速變頻器驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)電機(jī)，可以在額定電流下順利起動(dòng)90kw電機(jī)，并且，理論上效率可以提高1%。實(shí)際上液力偶合器的效率與液力偶合器腔內(nèi)注入油量有關(guān)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中液力偶合器有一定的溫升，存在密封不嚴(yán)有泄漏等因素，其效率一般都小于理論值95%，減少2%～3%是常有的事。 球磨機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，經(jīng)液力偶合器和減速器減速后，料筒的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為16r/min。 其效率為0.95，在傳動(dòng)環(huán)節(jié)中去掉液力偶合器，用彈性聯(lián)軸器直接連接，這時(shí)料筒的速度會(huì)超過16r/min，為維持原來的工藝狀況，電機(jī)應(yīng)減速，變頻器的輸出頻率下降到50x0.95=47.5Hz，由于球磨機(jī)是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下降，其電流基本不變或略有下降，但輸出電壓按比例下降，現(xiàn)場(chǎng)有就地補(bǔ)償電容，用變頻器后功率因數(shù)基本不變，因此應(yīng)節(jié)約5%功率。前兩項(xiàng)相加大約有8%的節(jié)能。 三.電機(jī)的調(diào)壓節(jié)電 以安川或是富士變頻器,例如國(guó)產(chǎn)中安邦信G9功能就有電壓跟隨負(fù)載功率或是輸出電流和變化,球磨機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流較大，起動(dòng)完成后，運(yùn)行電流為80～110A，對(duì)于90KW電機(jī)相當(dāng)于輕載運(yùn)行，這時(shí)電機(jī)的效率也較低。應(yīng)用自動(dòng)能耗最優(yōu)控制，即利用變頻器的電壓調(diào)節(jié)功能，可在與負(fù)載無關(guān)的條件下，保持電機(jī)的效率為最高。 異步電機(jī)的損耗有銅耗，基本鐵心損耗，常稱為鐵耗，機(jī)械磨擦損耗和雜散損耗。對(duì)已定型生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，機(jī)械磨擦損耗在運(yùn)行過程中為常值；銅耗與電機(jī)電流的平方成正比，隨負(fù)載的變化而變化；鐵耗近似與電機(jī)端電壓的平方成正比；雜散損耗與電機(jī)電流的平方成正比，隨負(fù)載的變化而變化。對(duì)于90KW電機(jī)，以上各種損耗占總損耗的百分?jǐn)?shù)分別是銅耗20%～30%，鐵耗20%，機(jī)械磨擦損耗40%～50%，雜散損耗15%～20%。對(duì)相同的負(fù)載，電機(jī)端電壓的升高，電流會(huì)減小，因此當(dāng)端電壓升高時(shí)，銅耗和雜散損耗減??；而鐵損增加。這樣，電機(jī)的端電壓存在有一點(diǎn)，在這點(diǎn)時(shí)電機(jī)的總損耗為最小。 某陶瓷廠90KW球磨機(jī)的負(fù)載情況如下：球磨機(jī)電機(jī)90KW，料筒的轉(zhuǎn)速為16r/min，每個(gè)工作周期等于3.75s，電流在80～110A之間變化，相當(dāng)于額定電流的46%～62.5%。 下面進(jìn)行節(jié)能效果分析。 1.不進(jìn)行節(jié)能控制時(shí)： 負(fù)載較高時(shí)的功耗 P10=90＊0.625/0.884=63.63（KW） 0.884為62.5%負(fù)載時(shí)電機(jī)的效率。 負(fù)載較低時(shí)的功耗 P11=90＊0.46/0.65=63.69（KW） 0.65為46%負(fù)載時(shí)電機(jī)的效率。 一周期平均功率 P1=（P10＊0.75+P11＊3）/3.75=63.68（KW） 2.變頻器進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)時(shí)： 負(fù)載較高時(shí)的功耗 P20=90＊0.625/0.886=63.49（KW） 0.886為62.5%負(fù)載且電壓控制時(shí)電機(jī)的效率。 負(fù)載較低時(shí)的功耗 P21=90＊0.46/0.70=59.14（KW） 0.70為46%負(fù)載且電壓控制時(shí)電機(jī)的效率。 一周期平均功率 P2=（P20＊0.75+P21＊3）/3.75=60.01（KW） 每年按320天，每天按20小時(shí)計(jì)算，一年節(jié)電 （63.49-60.01）＊6400=22272（kw.h） 折算為節(jié)能率（63.49-60.1）/63.49=0.055=5.5% 從上面的數(shù)據(jù)可見，用變頻器進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)時(shí)，對(duì)于兩種負(fù)載情況，62.5%負(fù)載的效率從0.884提高到0.886，僅為0.002；46%的負(fù)載的效率從0.65提高到0.70，也只為0.05，但節(jié)電率也有5%。 四.結(jié)語： 球磨機(jī)的節(jié)能目前僅從兩方面考慮，去掉液力偶合器使用變頻器的節(jié)電率為8%，利用變頻器的節(jié)能模式調(diào)節(jié)可有5.5%的節(jié)能，兩項(xiàng)相加共有13.5%的節(jié)能，由此可見，對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行變頻改造還是可以達(dá)到節(jié)能的目的。 有另外一種節(jié)電模式,就是分三種頻率,自動(dòng)每隔時(shí)間自動(dòng)循環(huán)快,中,慢速三種速度,提高磨效,達(dá)到節(jié)電功能! 目前，有人從改變球磨的工藝入手，即加料后的一段時(shí)間，適當(dāng)提高變頻器的輸出頻率，加快球磨的效率，然后再降低輸出頻率，運(yùn)行一段時(shí)間后，繼續(xù)降低輸出頻率。這樣做可以節(jié)省球磨時(shí)間，而且球磨的質(zhì)量可以保證，這是另一種節(jié)能思路，還有待于實(shí)踐檢驗(yàn)。 也有采用循環(huán)快慢低三速變化,以幾小時(shí)謂周期循環(huán)運(yùn)行,提高磨效!