一. 前 言

　　球磨機變頻改造的主要要求有以下幾點：

　　1. 球磨機在運行過程中負載波動大，要求變頻器過流，過載，限流功能強，能夠滿足球磨機在運行過程中負載波動大時能夠長期穩(wěn)定運行的要求。

　　2. 球磨機啟動時負載非常大，一般要求點動即能將球磨機啟動，要求變頻器低頻啟動轉(zhuǎn)矩必須足夠大。

　　3. 變頻改造時必須滿足球磨機的工藝要求。

二. 球磨機的驅(qū)動工作過程簡述：

　　目前球磨機普遍采用的驅(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。在這里，球磨機的料筒作為減速器的皮帶輪使用。在球磨機重載起動時，電動機起動電流可達到額定電流的六倍以上。為了緩解起動時的機械沖擊，傳動環(huán)節(jié)中加入了液力耦合器，液力耦合器是通過控制工作腔內(nèi)工作油的動量矩變化來傳遞電機的驅(qū)動能量的。電動機通過液力耦合器的輸入軸拖動其主動工作輪旋轉(zhuǎn)，對工作油加速，被加速后的工作油再帶動液力耦合器的從動工作渦輪旋轉(zhuǎn)，把驅(qū)動能量傳遞到其輸出軸和負載。傳動系統(tǒng)中的液力耦合器在起動時起緩沖作用，讓電動機可以輕載起動，以減小起動電流，等電動機起動后再慢慢加載，達到順利起動球磨機的作用，減小起動時的機械沖擊。在工作時通過液力耦合器的調(diào)速作用，搜索球磨機的比較佳工作轉(zhuǎn)速，提高球磨機的效率。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。

三. 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下圖所示：

　　a、 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，形成斜坡。當(dāng)斜坡的傾斜角到達自然休止角，研磨體在重力等作用下沿斜坡滾下，形成一種稱為瀉落式的狀態(tài)。在這種狀態(tài)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下被粉碎。

　　b、 當(dāng)球磨機轉(zhuǎn)速較高時，研磨體隨筒體上升到一定高度后，被拋落。這種狀態(tài)稱為拋落式。在這種狀態(tài)中，物料主要在研磨體拋落時的碰擊以及部分研磨作用下被粉碎。是一種比較好的動作轉(zhuǎn)速。

　　c、 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)的比較低轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。

　　球磨機的臨界轉(zhuǎn)速Nl為： Ni=42.3/√D（r/min） （D為筒體內(nèi)徑）

　　球磨機的比較佳工作轉(zhuǎn)速Nz為：Nz=0.765Nl（r/min）

　　實際運行表明，比較佳工作轉(zhuǎn)速與鋼球的直徑及其裝載量、護甲形狀，鋼球與護甲之間的磨擦系數(shù)等因數(shù)有關(guān)。一般的比較佳工作轉(zhuǎn)速通常為臨界轉(zhuǎn)速的0.7～0.8，可見轉(zhuǎn)速還是有一定的可調(diào)范圍，但調(diào)節(jié)范圍不大。

四. 四方E380系列大功率變頻器的優(yōu)點

　　1、 四方E380系列變頻器是2007年開發(fā)的高集成度變頻器產(chǎn)品，克服國內(nèi)變頻器部分設(shè)計缺陷，針對球磨機等粉塵較大的應(yīng)用現(xiàn)場，E380完全密閉的電氣空間，將故障率降到比較低。

　　2、 針對球磨機啟動轉(zhuǎn)矩大，輸出轉(zhuǎn)矩大的特點，E380完善了電流平滑功能，對沖擊電流做出快速反應(yīng)，有效抑制電流對IGBT模塊的沖擊。

　　3、 E380系列大功率產(chǎn)品相對大部分國內(nèi)變頻器產(chǎn)品，將核心元件IGBT適當(dāng)放大，做到耐沖擊電流能力強，電流失速水平高。

　　4、 針對球磨機行業(yè)對節(jié)能的要求較高，四方E380系列變頻器自動調(diào)整與生產(chǎn)實際相匹配的輸出轉(zhuǎn)矩，對較小電壓和電流負載時，自調(diào)整降低輸出電壓，比較大限度節(jié)能，比普通國內(nèi)產(chǎn)品高出5%的節(jié)電空間。

五.變頻改造方案

5.1. 根據(jù)配置特作如下變頻改造方案：

1）配置兩套冗余變頻工頻驅(qū)動系統(tǒng);
2）設(shè)置遠程控制和就地控制兩種方式;
3）保留原工頻系統(tǒng)及其聯(lián)動方式，且和變頻器系統(tǒng)互為備用。

　　變頻改造時采用變頻+工頻控制方式。其控制柜主電路由四方變頻器和工頻旁路接觸器等構(gòu)成，控制電路由工頻/變頻切換開關(guān)、啟動、復(fù)位開關(guān)、指示燈等構(gòu)成。

（1） 變頻控制柜主電路

　　圖三給出了變頻節(jié)能改造的主電路圖。圖中KM1、KM2、KM3為接觸器。在改造時仍保留原有控制電路中的降壓啟動電路，這樣可方便改造同時保持原來的控制特性。采用工頻旁路目的是為了在變頻器出故障時可直接切換到工頻運行，而不影響生產(chǎn)。

（2）變頻控制柜控制電路

　　圖四為變頻柜的控制電路框圖。圖中，SB為工頻/變頻轉(zhuǎn)換開關(guān)，選用三級開關(guān);SB1為變頻器啟動按鈕;SB2為變頻器停止按鈕;K1為復(fù)位按鈕;L1為總電源指示燈;L2為工頻運行指示燈;L3變頻運行指示燈;L4為變頻器故障指示燈，其故障信號由變頻器TA、TC輸出;KM1、KM2變頻運行接觸器;KM3為工頻運行接觸器。

六. 應(yīng)用效果

　　球磨機安裝變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后，取得了以下效果：

a、 因消除了起動時的沖擊，延長了機軸、波箱齒輪，皮帶等機械件的使用壽命，減少了維修費用。
b、 球磨機使用變頻調(diào)速后，起動電流可比原先小3-5倍，（如110kW電機原先的起動電流在600A以上，變頻節(jié)能控制系統(tǒng)起動電流為180A～200A之間），實現(xiàn)了真正的軟起動，也收到了節(jié)能的效果。由于起動電流大大減小，不會造成對電網(wǎng)的沖擊和電網(wǎng)電壓的下降，消除了因球磨機起動而引起的其它用電設(shè)備跳閘或故障，在同樣的電網(wǎng)容量下，并可增加裝機臺數(shù)。
c、 可以通過變頻器方便地設(shè)定研磨時間，加磨時間和自動停機功能，使操作更加智能化，人性化。
d、 以佛山市南莊某知名陶瓷廠為例，該廠已安裝了20臺四方公司的大功率變頻器。以其中的一臺40噸球磨機為例，電動機功率為110kW，原球磨機每月用電量為：98kW×18小時×30天=52920 kWh（度），在安裝了球磨機專用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后用電量為47525.4 kWh（度）。節(jié)電率達10%。

七.結(jié)束語

　　實踐證明，四方公司生產(chǎn)的E380系列大功率變頻器用于陶瓷行業(yè)球磨機的節(jié)能改造十分成功，取得了良好的經(jīng)濟效益。隨著用戶對變頻器的使用經(jīng)驗和接受程度的提高，四方大功率變頻器在陶瓷行業(yè)有著更加廣闊的應(yīng)用前景。