矿山、水泥、陶瓷等行业低转速大转矩动力设备节能改造案例-新型球磨机直驱永磁同步电动机系统2019年

二段球磨机节能改造实践1. 背景介绍球磨机是一种常用的粉磨设备，广泛应用于水泥、建材、化工等行业。

然而，传统的球磨机在使用过程中存在能耗高、产量低、粉尘污染等问题，对环境造成了不可忽视的影响。

为了解决这些问题，进行二段球磨机节能改造是一个有效的途径。

2. 节能改造方案2.1 高效节能电机的应用传统球磨机使用的电机通常效率较低，功耗较高。

通过替换为高效节能电机，可以显著降低电力消耗并提高工作效率。

高效节能电机采用先进的技术和材料制造，具有更低的功耗和更高的转换效率。

2.2 变频器的安装与运行优化通过安装变频器对球磨机进行调速控制，可以根据实际需求灵活调整转速，并保持在最佳运行状态。

变频器还具有起动平稳、减少启动电流冲击等优点，有助于延长设备寿命。

2.3 高效节能的研磨介质研磨介质是球磨机中重要的磨料，传统的研磨介质存在消耗大、寿命短等问题。

采用高效节能的新型研磨介质，如陶瓷颗粒、高铬合金钢球等，可以提高球磨机的工作效率，并减少能耗。

2.4 球磨机结构优化通过对球磨机结构进行优化设计，改变传统的内排筛板结构为外排筛板结构，可以提高产量和分级效果。

同时，在设计过程中考虑降低风阻和内部摩擦等因素，减少能量损失。

3. 节能改造实践案例3.1 案例一：XX水泥厂二段球磨机节能改造该水泥厂二段球磨机在传统生产中存在较高的电力消耗和粉尘污染问题。

经过节能改造方案实施后，采用了高效节能电机替换原有电机，并安装了变频器进行调速控制。

同时使用了新型陶瓷颗粒作为研磨介质，优化了球磨机的结构。

改造后，电力消耗降低了30%，产量提高了20%，粉尘污染明显减少。

3.2 案例二：XX化工厂二段球磨机节能改造该化工厂二段球磨机存在能耗高、产量低等问题。

改造方案采用了高效节能电机和变频器的组合应用，同时优化了球磨机的结构。

此外，还对原有的研磨介质进行了替换，使用了高铬合金钢球。

改造后，能耗降低了25%，产量提高了15%。

4. 改造效果评估经过上述案例的改造实践，可以对节能改造方案的效果进行评估。

伟创AC60变频器在水泥行业的节能改造应用案例关键字：伟创 AC60变频器水泥行业节能改造一、概述水泥行业是能耗大户，降低能源消耗，提高产品质量是提高企业竞争力的重要措施。

我公司的工程技术人员针对中小型水泥厂机立窑供风系统、机立窑卸料系统、水泥选粉系统进行了长期跟踪专门研究，开发出的节能控制成套装置。

通过几十条水泥生产线实际应用，以其设计合理、结构紧凑、安装调试方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节电效果明显、生产工艺可得到明显改善等优点赢得广泛赞誉。

二、立窑罗茨风机改造1、工况分析以某水泥厂为例，共两条生产线，年生产能力达16万吨。

该厂罗茨鼓风机有两台，一台电机的功率为250kW、额定电压380V、额定电流465A；另一台为220kW、额定电压380V、额定电流415A。

立窑罗茨风机在设计时一般考虑到最大生产量时需要的风量，且留有一定的余量，一般在20％左右，以延长风机及电机的使用寿命。

在生产工艺过程中的不同阶段立窑所需供风量也不同，因此在生产时就常会出现风量过大，风压过高。

目前操作工人一般根据生产工艺的不同阶段来调节进风量，调节风量的措施是在风机出风管上开一放风的风门，调节放风风门的开度即可调节供风量的大小，这样大量的多余风量被排入大气中，造成能源的浪费，且在放风过程中，噪声很大。

2、解决方案针对以上的工况可采用以下的改造方案：(1) 将原拖动系改造为变频调速拖动系统，两套系统原理一样。

改造后的供风系统是在保留原降压启动控制系统的基础上增加一套变频调速系统与原控制系统并联，形成双回路控制系统。

其特点是双控制回路互为备用可靠性高，设备检修时不用停机，保障了生产的连续进行。

关闭放风门，通过改变电机的转速来改变系统供风量，从而达到节能降耗的目的。

（系统图如下图所示）(2) 为方便窑面操作人员控制风量，将节电设置为端子控制，控制信号引至窑面，在窑面装一操作面板，通过操作面板便可控制风机的启停、调节供风量，操作人员根据煅烧工况，可随意调节风量大小。

永磁直驱电动滚筒技术技术适用范围适用于冶金、矿山、煤炭等行业的大、中型带式输送机节能改造领域。

技术原理及工艺永磁直驱电动滚筒外壳设计为外转子，转子内部采用磁钢形成磁路，定子线圈固定在机轴的轴套上，机轴为空心轴，电源引线从接线盒由机轴的空心穿入与线圈连接，其外还有相应支撑的端盖、支座、轴承和油盖主要零件以及密封，紧固等标准件，由变频驱动器直接驱动滚筒，传动效率大幅度上升，实现高效大扭矩低速同步驱动。

结构原理图如下：技术指标（1）节电率：20~60％；（2）系统效率：94.9%；（3）最大功率：630kW；（4）转速范围： 1.0~5.0m/s；（5）额定输出扭矩：160 kNm；（6）系统振动减少量50~85％；（7）噪音低于82dB；（8）额定电压：380/660/1140V；（9）冷却方式多种化：自然冷、风冷、水冷。

技术功能特性（1）将电动滚筒外壳设计为转子，省去中间结构，实现无齿化传动，大量节省空间，便于安装和维护，传动系统效率明显提升，与传统传送电机相比，节能量达20%；（2）对电机转子、定子、定子轴、冷却机构等结构进行优化设计，降低噪声、减少震动、提升散热性能；（3）通过变频器主从控制，实现滚筒电机软启动、变频调速，减少启动冲击，具有明显节能效果。

同时可实现多电机平衡控制，减少传送带应力，提高设备安全性，减少维护成本，提高工作效率，维护量减少75%。

应用案例淮沪煤电有限公司丁集矿公司改造项目，技术提供单位为江苏嘉轩智能工业科技股份有限公司。

（1）用户用能情况简单说明皮带机基本参数：机长：1300 ，带宽：1200mm，带速：4 m/s，运量：1600t/h，倾角：0°，原电动滚筒功率为355kW，。

二段球磨机节能改造实践随着工业化进程的加快，能源消耗问题日益凸显。

节能减排已成为各行各业关注的热点。

在矿山行业中，二段球磨机是一种常用的设备，其能耗占矿山生产线总能耗的比重较大。

因此，对二段球磨机进行节能改造具有重要意义。

本文将以某矿山的二段球磨机节能改造实践为例，探讨如何通过技术手段实现节能减排的目标。

我们需要了解二段球磨机的工作原理和能耗分析。

二段球磨机是一种将矿石研磨成细粉的设备，它通过转动的磨盘和磨球对矿石进行研磨。

在磨矿的过程中，机器会消耗大量的电能，而且产生的热量也会导致能量的浪费。

因此，改造二段球磨机的节能重点在于减少电能的消耗和热量的损失。

一、减少电能消耗1. 安装变频器：通过安装变频器，可以调节二段球磨机的转速，避免电机长时间运行在高速状态下，降低电能的消耗。

2. 优化电机系统：选用高效率的电机和变压器，提高能源利用率，减少电能的损耗。

3. 优化电路设计：合理设计二段球磨机的电路，减少电能的损耗和电流的浪费。

二、降低热量损失1. 加装散热装置：在二段球磨机的关键部位加装散热器，及时将产生的热量散发出去，避免热量的积聚和损失。

2. 优化磨石材料：选用低热导率的磨石材料，减少热量的传导和损失。

3. 控制磨矿温度：通过控制二段球磨机的进料量和水量，调节磨矿温度，减少热量的产生和损失。

三、其他节能措施1. 优化磨石材料配比：根据矿石的特性和生产需求，合理选择磨石材料的配比，提高磨石的利用率，减少能源的消耗。

2. 定期维护保养：定期对二段球磨机进行维护保养，保持其良好的工作状态，减少能耗和故障的发生。

以上是某矿山在二段球磨机节能改造中采取的一些实践措施。

通过对二段球磨机的技术改进和管理优化，该矿山成功实现了节能减排的目标，有效降低了能源消耗和生产成本。

二段球磨机的节能改造对于矿山行业的可持续发展具有重要意义。

通过技术手段和管理优化，可以减少电能的消耗和热量的损失，提高能源利用效率，降低生产成本。

附件2国家工业节能技术应用指南与案例（2019）二〇一九年十月目录（一）生活垃圾生态化前处理和水泥窑协同后处理技术 (1)（二）高压力料床粉碎技术 (3)（三）煤矸石固废制备超细煅烧高岭土技术与装备 (5)（四）复合结晶膜 (7)（五）反重力工业冷却水系统综合节能技术 (9)（六）工艺冷却水系统能效控制技术 (12)（七）带分级燃烧的高效低阻预热器系统 (14)（八）新型扭曲片管强化传热技术 (17)（九）智能连续式干粉砂浆生产线 (19)（十）低压法双粗双精八塔蒸馏制取优级酒精技术 (22)（十一）水泥外循环立磨技术 (24)（十二）高效低能耗合成尿素工艺技术 (26)（十三）水泥熟料节能降氮烧成技术 (29)（十四）集成模块化窑衬节能技术 (31)（十五）大螺旋角无缝内螺纹铜管节能技术 (33)（十六）钛白联产节能及资源再利用技术 (35)（十七）高温高盐高硬稠油采出水资源化技术 (37)（十八）高辐射覆层节能技术 (39)（十九）工业循环水系统集成与优化技术 (42)（二十）高纯铝连续旋转偏析法提纯节能技术 (43)（二十一）纳米远红外节能电热技术 (45)（二十二）特大型空分关键节能技术 (48)（二十三）大小容积切换家用高效多联机技术 (50)（二十四）石英高导双效节能加热器 (53)（二十五）高效智能轻量化桥式起重机关键产业化技术 (55)（二十六）永磁直驱电动滚筒技术 (57)（二十七）新型球磨机直驱永磁同步电动机系统 (60)（二十八）钎杆调质悬挂线蓄热式热处理技术 (61)（二十九）新型固体物料输送节能环保技术 (64)（三十）全模式染色机高效节能染整装备技术 (66)（三十一）国产高性能低压变频技术 (69)（三十二）高效过冷水式制冰机组 (72)（三十三）SAF气流溢流两用染色机 (75)（三十四）开关磁阻调速电机系统节能技术 (78)（三十五）工业蒸汽轮机通流结构技改提效技术 (80)（三十六）循环水系统高效节能技术 (82)（三十七）创新5G系统平台演进式多频多制式容量分布系统（eCDS）产品及技术（BPRT) (85)（三十八）电动汽车群智能充电系统 (87)（三十九）精密空调节能控制技术 (89)（四十）绕线转子无刷双馈电机及变频控制系统 (91)（四十一）工商业园区新能源微电网技术 (94)（四十二）炼化企业公用工程系统智能优化技术 (96)（四十三）流程型智能制造节能减排支撑平台技术 (99)（四十四）直流互馈型抽油机节能群控系统 (101)（四十五）同步编码调节智能节电装置 (104)（四十六）基于电磁平衡原理、柔性电磁补偿调节的节能保护技术 (106)（四十七）基于云控的流线包覆式节能辊道窑技术 (108)（四十八）高炉热风炉燃烧控制模型 (110)（四十九）基于边缘计算的流程工业智能生产节能优化控制技术 (113)（五十）产业园区智能微电网平台建设与应用技术 (116)（五十一）石墨盐酸合成装置余废热高效回收利用技术..118（五十二）转炉烟气热回收成套技术开发与应用 (120)（五十三）球形蒸汽蓄能器 (122)（五十四）基于大型增汽机的热电厂乏汽余热回收供热及冷端节能系统 (124)（五十五）基于喷淋换热的燃煤烟气余热深度回收和消白技术 (126)（五十六）天然气管网压力能回收及冷能综合利用系统.129（五十七）焦炉上升管荒煤气高温显热高效高品位回收技术 (132)（五十八）燃气烟气自驱动深度全热回收技术 (134)（五十九）低温露点烟气余热回收技术 (137)（六十）循环氨水余热回收系统 (139)（六十一）硫酸低温热回收技术 (141)（六十二）基于向心涡轮的中低品味余能发电技术 (143)（六十三）高温热泵能质调配技术 (145)（六十四）油田污水余热资源综合利用技术 (147)（六十五）炼油加热炉深度节能技术 (149)（六十六）基于热泵技术的低温余废热综合利用技术 (152)（六十七）联碱工业煅烧余热回收应用于结晶冷却高效节能技术及装置 (154)（六十八）高密度相变储能设备 (156)（六十九）带压尾气膨胀制冷回收发电技术 (158)（七十）水煤浆气化节能技术 (160)（七十一）基于物联网控制的储能式多能互补高效清洁太阳能光热利用系统 (162)（七十二）薄膜太阳能新型绿色发电建材技术 (165)（七十三）焦炉正压烘炉技术 (167)（七十四）一种应用于工业窑炉纳米材料的隔热技术 (170)（七十五）高加载力中速磨煤机应用于燃煤电站百万机组的技术 (172)（七十六）井下磁分离矿井水处理技术 (175)（七十七）工业煤粉锅炉高效低氮煤粉燃烧技术 (178)（七十八）工业加热炉炉内强化热辐射节能技术 (180)（七十九）气化炉湿煤灰掺烧系统设备 (182)（八十）高效工业富余煤气发电技术 (185)（八十一）水处理系统污料原位再生技术 (187)（八十二）固体绝缘铜包铝管母线 (189)（八十三）高效超净工业炉技术 (192)（八十四）软特性准稳定直流除尘器电源节能技术 (194)（八十五）快速互换天然气/煤粉双燃料燃烧技术 (197)（八十六）600MW等级超临界锅炉升参数改造技术 (199)（一）生活垃圾生态化前处理和水泥窑协同后处理技术1.技术适用范围适用于水泥行业水泥窑协同处置垃圾领域。

水泥厂风扫煤磨机的永磁直驱改造探究摘要】：作为建筑工程、工业产业重要的原材料之一，水泥生产对我国城市化建设、工业化发展有影响。

由于水泥的生产耗能大，水泥企业多借助最先进的生产工艺改良水泥生产工艺和设备。

本文针对传统的水泥生产设备“风扫煤磨机”传统设备进行改进。

以“提高电机运转，减少传统耗能”作为改造方向，现将研究分析阐述如下。

【关键词】：水泥厂风扫煤磨机；永磁直驱；改造探究本次研究以水泥风扫煤磨机作为研究对象，分析其中永磁同步电动机以及高性能矢量变频器的生产运行需求。

本次改造设计关注永磁同步电机的低速、扭转大、效能高等特点入手，通过改变驱动齿轮，调节变频器来实现速度调节，希望能够为降低设备耗能，提升企业运行质量奠定基础。

1.风扫煤磨机工作运行原理扫视是水泥厂的主要设备，用于烘干兼粉磨煤粉。

设备主要由进料装置、主轴承、回转部分、传动装置、出料装置、高压起动装置及润滑系统组成。

原料经喂料设备由进料装载进入磨内，热风由进风管进入磨内，随着磨机筒体的旋转。

风扫式是水泥厂的主要设备，用于烘干兼粉磨煤粉。

设备主要由进料装置、主轴承、回转部分、传动装置、出料装置、高压起动装置及润滑系统组成。

原料经喂料设备由进料装载进入磨内，热风由进风管进入磨内，随着磨机筒体的旋转，煤与热风在磨进行热交换，煤在磨内被粉碎和研磨，在煤被研磨的同时，细粉被通过磨内的热风，经由出料装置带出磨机。

风扫煤磨机的主要装置有进料装置、回转筒体、液压系统以及润滑系统等构成，整个装置的回转筒体以及主轴承联合在一起，一起安装在水泥基础上。

所有的驱动电机系统由点击、减速器以及开式齿轮综合构成。

电机又将动力传给环绕在筒体边缘的齿轮，一起运行完成筒体宣传。

粉末原理多是通过原料将喂料设备放入磨内，让其伴随着机筒的旋转，慢慢地进行热交换，经过磨内钢球不断磨损和研磨后，出料装置进而进入下一道工序。

2.永磁直驱系统和传统驱动装置之间的差异2.1结构差异传统的传统驱动装置系统内部有软启动器、异步电动机、小齿轮以及抱闸等，传统装置的顺序依次为异步电动机、减速器、小齿轮和筒体。

球磨机永磁同步电机驱动系统节能技术球磨机是目前建材工业上广泛使用的原料细粉磨设备，是建材行业主要的耗电设备，对球磨机节能改造，提高球磨机的工作效率，是建材行业节能降耗的关键环节。

水泥、陶瓷、冶金球磨机通常采用附加启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转距减小，所以在节约能源方面有很大的空间。

目前普遍采用的驱雷蒙磨动方式是：三相交流电动机—液力耦合器—齿轮减速器—皮带减速器。

由于球磨机属恒转矩负载，在用液力耦合器调速时，其调速效率等于调速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪费了。

球磨机一般以固定的转速运行，粉煤球磨机筒体转速是由皮带轮或齿轮减速机构（也有用液力耦合器）决定的。

球磨机的转速直接影响到钢球和物料的运动状况及物料的研磨过程，在不同的转速下，筒体内的钢球和物料的运动状况。

1、球磨机的工作原理目前球磨机普遍采用的驱动方式是：三相交流电动机通过减速机构带动筒体旋转，在离心力和摩擦力的作用下，研磨体和物料随筒体一道旋转，达到一定高度时抛落，物料受到研磨体撞击和研磨作用而被粉碎。

转速与研磨效率球磨机的研磨效率直接影响球磨机的耗电量和产量：如（a）图，当转速较低时，钢球和物料随筒体内壁上升，当钢球和物料的倾角等于或大于自然倾角时，沿斜面滑下，不能形成足够的落差，钢球对物料的研磨作用很小，球磨机的效率很低。

如（c）图，如果筒体的转速很高，由于离心力的作用，以致使物料和钢球不再脱离筒壁，而随其一同旋转，这时钢球对物料已无撞击作用，研磨效率则更低。

这种状态的最低转速称为临界转速。

如（b）图，当筒体的转速处于上述二者之间的某一转速时，钢球被带到一定的高度后沿抛物线落下，对筒底物料的撞击作用最大，研磨效率最高，此时的转速称为最佳工作转速。

如果采用变转速球磨机，在合适的变转速制度下，有效地粉磨性质不同的粉料和适应粉磨过程中颗粒粒度及泥浆黏度不断变化的粉磨环境，能获得更高研磨效率。

永磁直驱电机在球磨机上的应用随着粉磨技术的不断进步，近几年新上项目的水泥磨基本都是立磨系统，现有水泥球磨机都是10年以前的产品。

水泥磨实际转速都是根据经验公式计算得出水泥磨理论适宜转速，再根据磨机规格、研磨体种类、衬板形式、填充率等确定的，当初充分考虑了磨机的破碎功能和研磨功能，磨机转速生产出来就不再变动。

但现实情况是，随着近几年在预粉磨方面的改进，人们基本上都在研究怎样降低入磨粒度，随着入磨物料粒度大幅降低，对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。

很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。

我公司二线水泥磨（电机功率2500KW，减速机型号JS1300，磨机规格φ4.2×10m，额定转速15.75rpm）在2017年2月份改造为永磁直驱电机，本文就永磁直驱电机方案、安装调试、能耗对比和优缺点情况进行总结分享。

一、改造技术方案1.1 方案水泥磨直驱系统改造是原驱动系统中减速机及其润滑油站、异步电动机及其水电组柜、润滑油站、冷却风机全部取消，原设备安装基础按照永磁电动机安装基础进行处理，永磁直驱电动机使用原膜片联轴器与水泥磨相连接，直接驱动水泥磨。

图1 直驱系统与传统驱动系统的结构对比1.2原理及构成永磁直驱电机系统包括永磁电机和变频器。

永磁电机为低速低频电机，额定转速15.75rpm，额定频率15.75Hz，可以在额定转速的±10%长期运行。

启动方式为变频启动；电机定子为贴壁结构，整体浸漆；电机转子为永磁结构，电机结构简单，性能更可靠；电机采用机壳强制水冷，可保证电机内部清洁，提高电机寿命。

水冷管路规格DN100，循环水流量控制在50t/h。

变频器采用高高结构，为永磁电动机的低频电源，并使直驱系统具有软启动和调速功能。

变频器考虑裕量选用输出功率为2800kW、单元规格为350A的规格，并具备1.3倍过载能力。