球磨机使用变频器节能 点击：3470 | 回复：54
发表于：2008-07-29 15:49:27
楼主
一.概述
水泥、陶瓷行业应用变频器已经非常普遍，生产机械如回转窑，窑头、窑尾风机，传送`带等原来用电磁调速或其他的调速方式，都相继改造为变频交流调速。改造的目的是使生产过程中工艺调速方便，提高产品的产量、质量，实现自动化，节能等。但是，在球磨机上使用变频器，其本上还是空白。其原因是，球磨机料筒的转速是恒定的，即使要变化,变化的范围也不大，如果考虑使其转速下降节能，但可能使球磨的时间增长，节能的效果不明显。实际上球磨生产过程比较简单，如某陶瓷厂的球磨机电机90kw，料筒内加料16T~18T，在50Hz下运转8小时，料的细度达到要求就出料，然后再加料，重复上述过程，一般来说，这是一个经验工艺数据，对不同的厂家和球磨的原料不同，工艺参数也有差别。在某地陶瓷行业，普遍使用的球磨机的电气传动方式为，三相交流鼠笼异步电机—液力偶合器—齿轮减速器—皮带轮减速器，在这里，球磨机的料筒作为了减速器的皮带轮使用。容量为90KW电机，在球磨机重载起动时，若传动环节中无液力偶合器，即使使用自耦减压起动器或星—三角启动器，对电网也会造成较大的冲击，并且经常出现起动失败。为缓冲起动时的冲击，传动环节中加入了液力偶合器，这样可在任何状态下顺利起动球磨机。
二.液力偶合器和变频调速节能
液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量，电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载。液力偶合器有调速型和限矩型之分，前者用于电气传动的调速，后者用于电机的起动。系统中的液力偶合器在电机起动时起缓冲作用，其效率理论值为95%。变频器的效率为96%，在传动环节中去掉液力偶合器，用交流调速变频器驱动球磨机电机，可以在额定电流下顺利起动90kw电机，并且，理论上效率可以提高1%。实际上液力偶合器的效率与液力偶合器腔内注入油量有关，在运转过程中液力偶合器有一定的温升，存在密封不严有泄漏等因素，其效率一般都小于理论值95%，减少2%~3%是常有的事。
球磨机的电机转速为1440r/min，经液力偶合器和减速器减速后，料筒的运转速度为16r/min。球磨机的效率计算的公式为：
式中：nT—为液力偶合器输出轴的速度，
nB—为电机侧液力偶合器输入轴的速度
其效率为0.95，在传动环节中去掉液力偶合器，用弹性联轴器直接连接，这时料筒的速度会超过16r/min，为维持原来的工艺状况，电机应减速，变频器的输出频率下降到50x0.95=47.5Hz，由于球磨机是恒转矩负载，电机运转频率下降，其电流基本不变或略有下降，但输出电压按比例下降，由三相电机功率计算式：
现场有就地补偿电容，用变频器后功率因数基本不变，因此应节约5%功率。前两项相加大约有8%的节能。
三.电机的调压节电
,例如ABB550变频器功能就有电压跟随负载功率或是输出电流和变化,自动节电功能,欢迎来电咨询,交流,QQ:53298669/电话：0595-28121621，球磨机起动时的起动电流较大，起动完成后，运行电流为80~110A，对于90KW电机相当于轻载运行，这时电机的效率也较低。应用自动能耗最优控制，即利用变频器的电压调节功能，可在与负载无关的条件下，保持电机的效率为最高。
异步电机的损耗有铜耗，基本铁心损耗，常称为铁耗，机械磨擦损耗和杂散损耗。对已定型生产的电动机，机械磨擦损耗在运行过程中为常值；铜耗与电机电流的平方成正比，随负载的变化而变化；铁耗近似与电机端电压的平方成正比；杂散损耗与电机电流的平方成正比，随负载的变化而变化。对于90KW电机，以上各种损耗占总损耗的百分数分别是铜耗20%~30%，铁耗20%，机械磨擦损耗40%~50%，杂散损耗15%~20%。对相同的负载，电机端电压的升高，电流会减小，因此当端电压升高时，铜耗和杂散损耗减小；而铁损增加。这样，电机的端电压存在有一点，在这点时电机的总损耗为最小，如图一。
图一 不同供电电压下电机的损耗
某陶瓷厂90KW球磨机的负载情况如下：球磨机电机90KW，料筒的转速为16r/min，每个工作周期等于3.75s，电流在80~110A之间变化，相当于额定电流的46%~62.5%，如图二所示：
下面进行节能效果分析。
1.不进行节能控制时：
负载较高时的功耗 P10=90*0.625/0.884=63.63(KW)
0.884为62.5%负载时电机的效率。
负载较低时的功耗 P11=90*0.46/0.65=63.69(KW)
0.65为46%负载时电机的效率。
一周期平均功率 P1=(P10*0.75+P11*3)/3.75=63.68(KW)
2.变频器进行节能调节时：
负载较高时的功耗 P20=90*0.625/0.886=63.49(KW)
0.886为62.5%负载且电压控制时电机的效率。
负载较低时的功耗 P21=90*0.46/0.70=59.14(KW)
0.70为46%负载且电压控制时电机的效率。
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小时计算，一年节电 （63.49-60.01）*6400=22272（kw.h）
折算为节能率（63.49-60.1）/63.49=0.055=5.5%
从上面的数据可见，用变频器进行节能调节时，对于两种负载情况，62.5%负载的效率从0.884提高到0.886，仅为0.002；46%的负载的效率从0.65提高到0.70，也只为0.05，但节电率也有5%。
四.结语：
球磨机的节能目前仅从两方面考虑，去掉液力偶合器使用变频器的节电率为8%，利用变频器的节能模式调节可有5.5%的节能，两项相加共有13.5%的节能，由此可见，对球磨机进行变频改造还是可以达到节能的目的。
有另外一种节电模式,就是分三种频率,自动每隔时间自动循环快,中,慢速三种速度,提高磨效,达到节电功能!
目前，有人从改变球磨的工艺入手，即加料后的一段时间，适当提高变频器的输出频率，加快球磨的效率，然后再降低输出频率，运行一段时间后，继续降低输出频率。这样做可以节省球磨时间，而且球磨的质量可以保证，这是另一种节能思路，还有待于实践检验。
也有采用循环快慢低三速变化,以几小时谓周期循环运行,提高磨效!
水泥、陶瓷行业应用变频器已经非常普遍，生产机械如回转窑，窑头、窑尾风机，传送`带等原来用电磁调速或其他的调速方式，都相继改造为变频交流调速。改造的目的是使生产过程中工艺调速方便，提高产品的产量、质量，实现自动化，节能等。但是，在球磨机上使用变频器，其本上还是空白。其原因是，球磨机料筒的转速是恒定的，即使要变化,变化的范围也不大，如果考虑使其转速下降节能，但可能使球磨的时间增长，节能的效果不明显。实际上球磨生产过程比较简单，如某陶瓷厂的球磨机电机90kw，料筒内加料16T~18T，在50Hz下运转8小时，料的细度达到要求就出料，然后再加料，重复上述过程，一般来说，这是一个经验工艺数据，对不同的厂家和球磨的原料不同，工艺参数也有差别。在某地陶瓷行业，普遍使用的球磨机的电气传动方式为，三相交流鼠笼异步电机—液力偶合器—齿轮减速器—皮带轮减速器，在这里，球磨机的料筒作为了减速器的皮带轮使用。容量为90KW电机，在球磨机重载起动时，若传动环节中无液力偶合器，即使使用自耦减压起动器或星—三角启动器，对电网也会造成较大的冲击，并且经常出现起动失败。为缓冲起动时的冲击，传动环节中加入了液力偶合器，这样可在任何状态下顺利起动球磨机。
二.液力偶合器和变频调速节能
液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量，电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载。液力偶合器有调速型和限矩型之分，前者用于电气传动的调速，后者用于电机的起动。系统中的液力偶合器在电机起动时起缓冲作用，其效率理论值为95%。变频器的效率为96%，在传动环节中去掉液力偶合器，用交流调速变频器驱动球磨机电机，可以在额定电流下顺利起动90kw电机，并且，理论上效率可以提高1%。实际上液力偶合器的效率与液力偶合器腔内注入油量有关，在运转过程中液力偶合器有一定的温升，存在密封不严有泄漏等因素，其效率一般都小于理论值95%，减少2%~3%是常有的事。
球磨机的电机转速为1440r/min，经液力偶合器和减速器减速后，料筒的运转速度为16r/min。球磨机的效率计算的公式为：
式中：nT—为液力偶合器输出轴的速度，
nB—为电机侧液力偶合器输入轴的速度
其效率为0.95，在传动环节中去掉液力偶合器，用弹性联轴器直接连接，这时料筒的速度会超过16r/min，为维持原来的工艺状况，电机应减速，变频器的输出频率下降到50x0.95=47.5Hz，由于球磨机是恒转矩负载，电机运转频率下降，其电流基本不变或略有下降，但输出电压按比例下降，由三相电机功率计算式：
现场有就地补偿电容，用变频器后功率因数基本不变，因此应节约5%功率。前两项相加大约有8%的节能。
三.电机的调压节电
,例如ABB550变频器功能就有电压跟随负载功率或是输出电流和变化,自动节电功能,欢迎来电咨询,交流,QQ:53298669/电话：0595-28121621，球磨机起动时的起动电流较大，起动完成后，运行电流为80~110A，对于90KW电机相当于轻载运行，这时电机的效率也较低。应用自动能耗最优控制，即利用变频器的电压调节功能，可在与负载无关的条件下，保持电机的效率为最高。
异步电机的损耗有铜耗，基本铁心损耗，常称为铁耗，机械磨擦损耗和杂散损耗。对已定型生产的电动机，机械磨擦损耗在运行过程中为常值；铜耗与电机电流的平方成正比，随负载的变化而变化；铁耗近似与电机端电压的平方成正比；杂散损耗与电机电流的平方成正比，随负载的变化而变化。对于90KW电机，以上各种损耗占总损耗的百分数分别是铜耗20%~30%，铁耗20%，机械磨擦损耗40%~50%，杂散损耗15%~20%。对相同的负载，电机端电压的升高，电流会减小，因此当端电压升高时，铜耗和杂散损耗减小；而铁损增加。这样，电机的端电压存在有一点，在这点时电机的总损耗为最小，如图一。
图一 不同供电电压下电机的损耗
某陶瓷厂90KW球磨机的负载情况如下：球磨机电机90KW，料筒的转速为16r/min，每个工作周期等于3.75s，电流在80~110A之间变化，相当于额定电流的46%~62.5%，如图二所示：
下面进行节能效果分析。
1.不进行节能控制时：
负载较高时的功耗 P10=90*0.625/0.884=63.63(KW)
0.884为62.5%负载时电机的效率。
负载较低时的功耗 P11=90*0.46/0.65=63.69(KW)
0.65为46%负载时电机的效率。
一周期平均功率 P1=(P10*0.75+P11*3)/3.75=63.68(KW)
2.变频器进行节能调节时：
负载较高时的功耗 P20=90*0.625/0.886=63.49(KW)
0.886为62.5%负载且电压控制时电机的效率。
负载较低时的功耗 P21=90*0.46/0.70=59.14(KW)
0.70为46%负载且电压控制时电机的效率。
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小时计算，一年节电 （63.49-60.01）*6400=22272（kw.h）
折算为节能率（63.49-60.1）/63.49=0.055=5.5%
从上面的数据可见，用变频器进行节能调节时，对于两种负载情况，62.5%负载的效率从0.884提高到0.886，仅为0.002；46%的负载的效率从0.65提高到0.70，也只为0.05，但节电率也有5%。
四.结语：
球磨机的节能目前仅从两方面考虑，去掉液力偶合器使用变频器的节电率为8%，利用变频器的节能模式调节可有5.5%的节能，两项相加共有13.5%的节能，由此可见，对球磨机进行变频改造还是可以达到节能的目的。
有另外一种节电模式,就是分三种频率,自动每隔时间自动循环快,中,慢速三种速度,提高磨效,达到节电功能!
目前，有人从改变球磨的工艺入手，即加料后的一段时间，适当提高变频器的输出频率，加快球磨的效率，然后再降低输出频率，运行一段时间后，继续降低输出频率。这样做可以节省球磨时间，而且球磨的质量可以保证，这是另一种节能思路，还有待于实践检验。
也有采用循环快慢低三速变化,以几小时谓周期循环运行,提高磨效!
发表于：2009-09-28 17:52:54
47楼
本公司是一家专业生产 SIKES变频器周边设备的厂家，主要产品有：
1. 制动单元；通用回馈单元；
2. 变频器专用输入、输出滤波器；
3. 变频器专用输入、输出交/直流电抗器；
4. 电梯专用回馈单元；起重机专用回馈单元；油田专用回馈单元
5. 波纹电阻、铝壳电阻、电阻箱、电阻柜；
产品面向国内外，主要提供给各个品牌的变频器代理商，自动化工程公司，变频器生产厂家、成套设备配套厂商等；
配套品牌：西门子、LG、富士、ABB、施耐德、西威、爱默生、欧姆龙、安川、三菱、日立等变频器。
公 司：深圳市西凯士电气有限公司 电梯专用能量回馈单元诚招各地代理
联系人：韦生
手 机：13554955169
商务 QQ：910605971
E—Mail：910605971@qq.com
1. 制动单元；通用回馈单元；
2. 变频器专用输入、输出滤波器；
3. 变频器专用输入、输出交/直流电抗器；
4. 电梯专用回馈单元；起重机专用回馈单元；油田专用回馈单元
5. 波纹电阻、铝壳电阻、电阻箱、电阻柜；
产品面向国内外，主要提供给各个品牌的变频器代理商，自动化工程公司，变频器生产厂家、成套设备配套厂商等；
配套品牌：西门子、LG、富士、ABB、施耐德、西威、爱默生、欧姆龙、安川、三菱、日立等变频器。
公 司：深圳市西凯士电气有限公司 电梯专用能量回馈单元诚招各地代理
联系人：韦生
手 机：13554955169
商务 QQ：910605971
E—Mail：910605971@qq.com
发表于：2009-10-14 09:26:46
49楼
加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于各种建设工程2009年上半年，我国水泥市场整体运行平稳。水泥生产快速增长，单月产量屡创新高；水泥需求在固定资产投资增长和房地产行业逐步回暖的带动下，有较大幅度的提升.。
水泥的制作是离不开磨粉机设备的。常见的磨机设备有：高压超细磨粉机，雷蒙磨粉机，LM立式磨粉机，中速t型磨粉机等细粉设备，世邦磨粉机设备精良，高效，欢迎前来采购。
我国自主研发制造的LGM5024原料立式磨粉机 在吉林亚泰成功达标达产，产品整体性能达到国际同类产品先进水平。这是我国水泥行业在大型高效节能重大技术装备领域取得的重大创新性成果，标志着我国水泥装备领域最后一个制约瓶颈被彻底打破。国内的矿山机械制造企业、重型装备制造企业和水泥装备研发制造企业，从2001年开始即根据市场需求，成立大型立式磨粉机研发专项课题组，进行立式磨粉机产品的专项开发研制，在研究国外各种机型的基础上确定了自主开发的立式磨粉机机型，经过艰苦攻关，成功掌握了立式磨粉机的设计和制造技术。开发设计出具有自主知识产权的LGM系列矿渣立式磨粉机和水泥原料立式磨粉机，可一线一磨配备年产60万吨矿渣粉磨线和日产5000吨水泥生产线。
原料立式磨粉机与传统的球磨机相比节能效果高达20-40%。单台成本比进口立式磨粉机低1000万元人民币，供货周期比进口缩短4个月以上。立式磨粉机集破碎等五大功能为一体，实现一线一磨，较需配2台套球磨机的传统方式大大减少了土地使用量。该设备还将工业废渣加工成矿渣粉，最终成为为优质的水泥材料，可提高水泥的品质和应用范围。1吨矿渣粉新增利润50元左右。由于原料立式磨粉机在负压状
态下工作，基本实现了无粉尘作业，加快了水泥行业清洁化生产的步伐。
水泥的制作是离不开磨粉机设备的。常见的磨机设备有：高压超细磨粉机，雷蒙磨粉机，LM立式磨粉机，中速t型磨粉机等细粉设备，世邦磨粉机设备精良，高效，欢迎前来采购。
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原料立式磨粉机与传统的球磨机相比节能效果高达20-40%。单台成本比进口立式磨粉机低1000万元人民币，供货周期比进口缩短4个月以上。立式磨粉机集破碎等五大功能为一体，实现一线一磨，较需配2台套球磨机的传统方式大大减少了土地使用量。该设备还将工业废渣加工成矿渣粉，最终成为为优质的水泥材料，可提高水泥的品质和应用范围。1吨矿渣粉新增利润50元左右。由于原料立式磨粉机在负压状
态下工作，基本实现了无粉尘作业，加快了水泥行业清洁化生产的步伐。
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