4 球磨機變頻調速系統(tǒng)的工作原理

根據(jù)原工況存在的問題并結合生產工藝要求，改造后的球磨機系統(tǒng)應滿足以下要求：

1)改造后的設備要有足夠的起動轉矩，滿足球磨機裝載量大的要求，并保證設備在變頻運行狀態(tài)下使電機平穩(wěn)運行，保障電動機具有恒功率特性;

2)利用變頻調速控制系統(tǒng)改造原有球磨機拖動系統(tǒng)，滿足球磨機低速時的正常運行，確保正常的工藝控制要求，延長球磨機及電動機的使用壽命，減少維護量。

根據(jù)上述原則，選擇采用深圳市微能科技有限公司最新的9G系列變頻器,該系列變頻器具有以下特點：

1)本系列是采用新一代SVPWM 波形生成技術的變頻器，低速額定轉矩輸出，帶載能力強，低速時可達到180%的額定轉矩輸出;

2)具有多種轉矩提升及V/f 曲線可設定，多種加、減速模式可選擇，內置人性化的PID 功能，諸多參數(shù)均可在線調整;

3)具有各種完善的保護功能及故障診斷系統(tǒng)，具有過電壓、過電流及失速保護等功能，技術先進，功能齊全，使用方便，可滿足電氣節(jié)能及各種生產工藝的要求;

4)電壓等級多，功率規(guī)格齊全，性能可達到歐美日等國外同類產品水準;

5)頻率精度高，可使運轉平穩(wěn)，滿足設計要求。

變頻調速系統(tǒng)電路如圖3所示。

球磨機安裝變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后，取得了以下效果：

1)改造后的設備能夠實現(xiàn)自動控制，以及市電/節(jié)電切換功能，并能克服球磨機大慣性引起的回升電壓，能有效地保證設備正常運行;

2)利用變頻器自動電壓調節(jié)功能，可在與負載無關的條件下，保持電機效率最高，因消除了起動時的沖擊，所以延長了機軸、齒輪、皮帶等機械件的使用壽命，減少了維修費用;

3)利用變頻調速技術改造后的球磨機拖動系統(tǒng)，滿足了球磨機低速運行、大起動轉矩的特點，實現(xiàn)了球磨機的運行速度連續(xù)可調，電機起動時無沖擊電流，起動力矩大，保護功能完善，保證了工藝控制質量，節(jié)約了維護成本;

4)球磨機使用變頻調速后，起動電流可減少到原來的1/5，如132 kW電機原起動電流在1 000 A以上，變頻節(jié)能改造后起動電流為180～200 A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備跳閘或故障，在同樣的電網(wǎng)容量下，可增加裝機臺數(shù);

5)內置PLC 多段速自動運行功能，可以通過變頻器方便地設定研磨時間，加磨時間和自動停機功能，使操作更加智能化，人性化;

6)球磨機變頻調速節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能效果一般可達12%～15%左右。

5 投資與回報

以佛山市西樵鎮(zhèn)某知名陶瓷廠為例，該廠已安裝了37臺微能科技有限公司的大功率變頻器。以其中的一臺40 t球磨機為例，電動機功率為132 kW，實際使用功率為115 kW,每天工作18 h，每月工作30 天，這樣原球磨機每月用電量為115×18×30=62 100 kW·h，在安裝了球磨機專用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后節(jié)電率可達14.6%，則每月可節(jié)省電費約為62100×14.6%×0.65元/ kW·h=5 893元。若以每臺變頻器投資為5.5萬元計算，投資回收期約為55 000÷5893=9.3個月。

若以平均節(jié)電率12%計算，則月節(jié)電效益約為62 100×12%×0.65=4 843 元，每臺變頻器投資為5.5萬元計算，投資回收期約為55 000÷4 843=11.3個月，即不到一年就可以收回全部的投資。而變頻器的使用壽命一般為10～15年，一年以后即為純回報期，也即年節(jié)電收益在6萬元左右。

6 結語

實踐證明，深圳市微能科技有限公司生產的9G系列變頻器用于陶瓷行業(yè)球磨機的驅動系統(tǒng)是十分成功的，取得了良好的經濟效益。這對于我國提出的建設節(jié)約型社會，減少環(huán)境污染具有重大的經濟和社會意義。