变频器在球磨机上的应用

变频器在内、外圆磨床上的应用作者：何卫东来源：《科技创新与生产力》 2014年第6期何卫东（中国北车集团永济新时速电机电器有限责任公司，山西永济 044502）收稿日期：２０14－02－16；修回日期：２０14－05－19作者简介：何卫东（1968-），男，山西永济人，工程师，主要从事数控设备研究，E-mail：138********@。

随着电子技术的发展，变频调速技术越来越普及，尤其在机械加工行业，变频器的应用收到了很好的效果。

变频器的无级调速、软启动、恒转矩输出极大地满足了机械加工设备对恒速度、恒转矩的要求[1]。

磨床在加工过程中受负荷改变而产生旋转速度的变化，易出现震刀纹质量问题。

将变频调速技术应用于内、外圆磨床上，通过改变磨头电机的运行速度及频率，可以避免直波纹的出现，提高加工精度和加工效率。

1 影响磨床加工质量的主要原因外圆磨床加工过程，因加工工件的形状、尺寸、工件材质以及磨削量、磨削参数的变化，加工负荷不断变化。

当加工工件内径小，磨削进给少，砂轮磨削力小，加工负荷就小。

当加工大内径长套筒类工件时，工件旋转的电动机在低速段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也在变大，此时加工负荷就大。

因负荷的变化造成电动机很难在恒转矩、恒速度下运行。

同时，速度的变化改变了主轴、磨头等振动频率及幅值[2]，加工后工件加工面出现了直波纹、粗糙度超差等质量问题，不能满足工件加工的质量要求。

2 磨床在运动中产生振动的原因分析普通磨床由3个振动源组成：一是主轴电机，主要负责工件的旋转；二是磨头电机，通过皮带传动带动磨削砂轮的高速旋转（含磨头轴承和砂轮动平衡的好坏）；三是油泵电机，负责磨头的前后移动和工件的左右移动（有的设备将油泵电机系统改为单独的液压工作站，可以取消此项震源）。

任何旋转和移动设备都不可避免地产生振动，见图1。

X轴代表转速，Y轴代表振动幅值。

变频器应用将改变交流电机供电的频率和幅值，从而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。

球磨机变频调速节能原理探讨作者：黄德君来源：《佛山陶瓷》 2011年第2期摘要：通过对陶瓷厂球磨机运作的原理分析，利用变频器调频降速，在不影响球磨效率的情况下，达到节能效果，降低球磨机的能耗成本。

关键词：陶瓷；球磨机；变频器；节能1引言球磨电机使用变频调速驱动来达到节能的目的，在陶瓷行业的粉料加工工序中，已经是广泛应用。

本文将对球磨机变频调速的节能原理进行分析探讨。

2节能原理分析球磨机应该以什么样的速度转动，才能达到它的最佳效果呢？根据理论推算，球磨机的转速在满足n＝21/D这个公式的情况下，效果最佳。

其中，分子是常数21，分母是球石重心的转动轨迹直径的平方根。

可见球石重心的运动轨迹直径越大，需要的转速就越小；球石重心运动轨迹直径越小，需要的转速就越快。

这就是为什么我们看到的大球磨机的转速比较慢，而小球磨机的转速比较快的原因。

在同一个球磨机中，球石的运动轨迹是不是一成不变的呢？显然不是。

我们用简单的示意图来说明，如图1所示，球磨罐体中加了球石和沙泥料，刚加的料因为颗粒比较大，有的是块状，因阻隔原因导致球石与球石之间的间距较大。

我们取其中的一部分球石的运动轨迹来分析，见图2。

球石群体平均重心的运动轨迹等效直径较小，用D1表示（见图2a）。

因此，要使球磨机达到理想的效果，需要的转速就要快。

当球磨到一定的时间之后，那些较大颗粒的沙石料逐渐被砸碎，块状的泥也被分解了，球石与球石之间的间距缩小，球石群重心的运行轨迹的平均等效直径就增大到D2，如图2b所示，因此球磨机需要的理想转速相应地要减小。

可见，球磨机的转速应该是一个由大变小的过程，这就是为什么要使用变频器调速的原因。

使用变频之后，球磨后期的转速可由50Hz降到40Hz以下。

当它降速之后，电压和电流相应地降了下来，消耗的功率也就降下来，这就是球磨变频节电的原理。

球磨机后期转速降下来之后，由于球石之间的泥浆流速加快，并不会影响球磨效率，实际上，我们使用变频调速之后，磨一罐料所需的时间不会加长。

ACT变频器在球磨机上的应用2009/5/27/11:36 来源：创杰电气一、前言长期以来，墙、地、砖、及化工工厂普遍采用球磨机研磨陶瓷原料，它一般采用简单的工频控制，易造成物料的过度研磨，所需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大，启动电流大，对设备和电网的冲击很大，机械设备的生产维护量也大，而且电的损耗量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费，所以随着社会经济的发展及企业生产规模的扩大，直接工控球磨机的弊病已暴露无遗，并严重地阻碍了各工业企业快速发展。

这就促使人们去研制启动平滑、研磨效率较高、产量大、能耗低的球磨机——变频控制球磨机。

二、主要构造陶瓷工业球磨机主要由传动装置、筒体装置、加料装置、卸料装置及电气控制装置等组成。

三、传动装置陶瓷工业球磨机装载量大，所需动力消耗也很大，因此陶瓷工业球磨机通常采用1至2台几百千瓦的大功率电动机通过液力偶合器共同驱动硬齿面圆柱齿轮减速机，再经一对齿轮传动或皮带轮等驱动筒体旋转，从而达到研磨物料的作用。

四、工作原理球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分组成。

陶瓷工业具有一个水平放置的筒体，筒体被隔板（钻有许多小圆孔的圆板——筛板）分成3～4个研磨腔，每个研磨腔内装有一定形状尺寸的研磨体，筒体旋转时，物料和研磨体等在摩擦力和离心力的作用下被筒体提升到一定高度，然后在重力的作用下沿近似抛物线轨迹落下来冲击和研磨筒体底部的另一部分物料，并产生一定的轴向运动促使物料研磨和混合均匀。

四、电气基本控制装置陶瓷工业球磨机属于低速重载设备，装载量大，起动力矩也很大，因此陶瓷工业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。

五、改造方案根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的球磨机系统应满足以下要求。

球磨机节能方式球磨机是矿山、建材、冶金、化工等行业中常用的一种研磨设备，其主要作用是将物料研磨成细粉末，从而满足生产过程中的需要。

然而，球磨机在研磨过程中会产生大量的能量消耗和热量排放，给环境和生产造成很大的影响。

因此，如何降低球磨机的能耗和环境污染，成为了球磨机研究领域的一个热点问题。

本文将从球磨机节能的角度出发，介绍一些球磨机的节能方式。

一、选用高效能耗低的球磨机球磨机的能耗与其结构设计、工作原理、研磨介质、研磨介质与物料的撞击方式等因素密切相关。

因此，在球磨机的选型中，应优先选择高效能耗低的球磨机，以降低能耗和环境污染。

目前，市场上的高效能耗低的球磨机主要有以下几种类型：（1）离心式球磨机离心式球磨机是一种比较新型的球磨机，其特点是研磨介质和物料在离心力的作用下进行研磨，研磨效率高，能耗低，研磨效果好。

（2）立式球磨机立式球磨机是一种垂直布置的球磨机，其优点是结构简单、占地面积小、能耗低、易于维护，适用于小型粉磨生产线。

（3）高压悬辊磨高压悬辊磨是一种高压悬挂式的磨粉设备，其特点是研磨介质和物料在高压力下进行研磨，研磨效率高，能耗低，研磨效果好。

二、优化球磨机操作球磨机的操作对其能耗和研磨效果有很大的影响，因此，优化球磨机操作是降低球磨机能耗的重要途径。

具体可以从以下几个方面入手：（1）适当降低研磨介质的填充率研磨介质的填充率是指研磨介质在磨筒中的占比，一般填充率越高，研磨效率越高，但能耗也越大。

因此，在操作过程中，应根据研磨物料的性质和工艺要求，适当降低研磨介质的填充率，以达到节能的目的。

（2）控制研磨介质的大小和比重研磨介质的大小和比重对研磨效果和能耗有很大的影响。

一般来说，研磨介质越小，研磨效率越高，但能耗也越大；研磨介质的比重越大，其撞击力越大，研磨效率也越高，但能耗也越大。

因此，在操作过程中，应选择适当大小和比重的研磨介质，以达到节能的目的。

（3）控制研磨时间和研磨速度研磨时间和研磨速度是影响研磨效率和能耗的重要因素。

球磨机工艺及变频改造一、球磨机简介 (2)1球磨机的作用 (2)2球磨机的分类 (2)3球磨机的结构 (4)4球磨机的工艺 (9)二、不同种类球磨机的应用 (12)三、水泥球磨机工作流程 (23)四、球磨机应用中存在的问题 (24)五、球磨机的变频节能改造 (24)球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备，其利用研磨介质之间的挤压力与剪切力来粉碎物料，广泛用于冶金、陶瓷、选矿、化工、水泥、火电等行业的矿磨、制粉作业中。

本文档将为您介绍一下球磨机的相工艺以及球磨机在变频节能改造中的关键点。

一、 球磨机简介1、作用：球磨机用于各种矿物质的粉磨。

物料只有经过粉磨并到要求细度后才能进行充分混合相互作用，才能使制品达到强度。

2、分类按筒体的长度与直径之比(长径比)分：短磨机长径比小于2的球磨机，一般称球磨机。

多为单仓。

中长磨机长径比为3左右。

长磨机长径比大于4时称为长磨机或管磨机。

中长磨和长磨机内部一般分成2～4个仓。

按是否连续操作可分为：连续磨机和间歇磨机。

按传动方式分为：中心传动磨机电动机通过减速机带动磨机卸料端空心轴而驱动磨体回转。

减速机输出轴与磨机中心线在同一直线上。

边缘传动磨机电动机通过减速机带动固定在卸料端筒体上的大齿轮而驱动磨体回转。

按卸料方式分：◆尾卸式磨机被粉磨物料从磨机一端喂入，从另一端卸出◆中卸式磨机被粉磨物料从磨机两端喂入，从中部卸出。

按磨内研磨介质的形状分：◆球磨机磨内研磨介质主要为钢球或钢段―最为普遍。

◆棒球磨机2～4仓，第一仓：圆柱形钢棒研磨介质，后几仓装钢球或钢段。

◆砾石磨研磨介质为砾石、卵石、瓷球和刚玉球等，用花岗岩或瓷质材料作衬板。

按操作工艺可分：干法磨机和湿法磨机。

3、结构：(1)筒体材料为金属材料，强度要高，塑性要好，可焊性好。

多为普通结构钢A3。

大型磨机筒体常用16Mn钢制造，其弹性强度极限比A3高约50%，耐蚀能力强，冲击韧性也强得多（低温时尤其如此），切削加工性、可焊性、耐磨性和耐疲劳性能良好。

变频节能技术在煤矿机电设备中的应用摘要：变频节能技术的使用能够有效地降低能源的消耗，进而逐步的提升设备使用的效率。

通过实际案例的分析，我们能够发现变频器的使用能够降低电机设备中电流的频率，通过在风机中的使用，能够明显的节省大量的电能。

同时，对于煤矿厂中的设备进行变频节能技术的改造，对球磨机传统传送方式的分析以及数据的分析，在球磨机设备上加入变频节能调节器，能够提升球磨机运行的效率，进而达到节约能耗的效果。

关键词：变频节能技术；煤矿机电；设备；应用1煤矿机电设备中的变频节能技术特点变频技术作为一项先进的节能技术，通常使用变频器将半导体器件中的效能改变交流电源中的频率，进而在一定程度上达到节能的效果。

这需要相关的技术人员将已经测定好的频率转化成正常的频率，并通过某种步骤的操作，能够达到降低设备的能源消耗。

目前，煤矿行业使用的变频节能技术主要是由逆变器、电流控制部分以及直流三个方面构成，利用定子频率的改变进而有效地调节异步电动机的转动速度。

由于异步电动机的转速与频率呈现正比例关系，因此，只针对交流电源中的频率调整就能够将发动机的转速改变。

同时，整流器也会将交流电流转换为直流电流，进而再将其转换为交流电流，这时的交流电流在频率和电压值上会发生一定的改变。

并且通过将电流输入到电动机内，最终达到控制电动机转速的目的。

现阶段，不少煤矿在使用提升机时，会采用变频技术提高提升机的各方面性能，其在使用过程中，节能效果也是显而易见的。

而本文提出将变频节能技术应用到煤矿的提升机中，进一步达到节能增效的作用。

变频节能技术在提升机上的使用，主要是利用三相异步电机、提升机设备、转换器等多种结构共同进行远程监控和节能运行的操作。

在变频节能技术中，三相异步电动机主要是在带式输送机固有参数的基础上实行的。

例如以带式输送机传送煤料为例，假设煤料的运输距离L为4.4m，滚筒的半径Rd设置为255mm，托辊组的槽角λ设置为40o，传送带的宽B设置为800mm，在机电传送带运输过程中，最高速度v能够达到2.0m/s。

普传PI9000系列变频器在球磨机上的应用球磨机主要用与化工，水泥，陶瓷，矿山等各种粉磨行业，是一种常见设备。

在潮州陶瓷加工业里球磨是很普遍的设备，主要有６吨，８吨，１２吨球磨，对应的功率分别为１１ＫＷ，３７ＫＷ，９３ＫＷ，且都为８级电机。

本案，为潮州宝石陶瓷有限公司的一个瓷土制作现场，有两台２０吨的球磨机，电机１６０ＫＷ８极三相异步电机，目前采用的降压启动，应客户要求进行变频改造，以方便生产操控、降低设备故障率、减少维修量。

　球磨机的结构特点与工作原理：　球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分组成。

物料由传送装置送入磨机第一仓内，在该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，里面装有不同规格的钢球，当筒体转动时，钢球由于离心力被带到一定高度然后再落下，对仓内的块状物料进行反复击打和研磨，使大块的物料完成第一步的粗磨。

完成粗磨的物料经单层隔仓板进入第二仓，在这个仓内镶有平衬板，里面也有很多钢球，在这里物料将进一步被研磨，这一步称细磨。

经过这两步的作业，原来大块的物料基本上都被研磨成了粉状物，最后将粉状物料通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。

　现场照片，如下：　 根据现场电机铭牌数据（电机型号：Y2-355M2-8，额定功率160KW，额定电压3809V，额定电流315A，额定转速740rpm）及了解原先电机运行情况，选用普传PI9200 160G3变频器，并保留原降压启动回路作为备用。

设置变频器相关参数如下：　F0.03=4 频率源主设定为面板电位器；F0.11=1 命令源选择端子台控制；F0.13=50加速时间设为50S；F0.14=50减速时间设为50S；F1.02=4 DI3端子功能选择为正转点动；F1.03=5 DI4端子功能选择为反转点动；F3.07=1 停机方式为自由停车；F7.00=12 点动运行频率为12Hz；F7.01=10 点动加速时间为10S；其它参数都以出厂值为准，不需要调整。