球磨機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能原理探討

摘 要：通過對陶瓷廠球磨機(jī)運(yùn)作的原理分析，利用變頻器調(diào)頻降速，在不影響球磨效率的情況下，達(dá)到節(jié)能效果，降低球磨機(jī)的能耗成本。

關(guān)鍵詞：陶瓷；球磨機(jī)；變頻器；節(jié)能

1 引 言

球磨電機(jī)使用變頻調(diào)速驅(qū)動來達(dá)到節(jié)能的目的，在陶瓷行業(yè)的粉料加工工序中，已經(jīng)是廣泛應(yīng)用。本文將對球磨機(jī)變頻調(diào)速的節(jié)能原理進(jìn)行分析探討。

2 節(jié)能原理分析

球磨機(jī)應(yīng)該以什么樣的速度轉(zhuǎn)動，才能達(dá)到它的最佳效果呢？根據(jù)理論推算，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速在滿足n＝21/D這個(gè)公式的情況下，效果最佳。其中，分子是常數(shù)21，分母是球石重心的轉(zhuǎn)動軌跡直徑的平方根。可見球石重心的運(yùn)動軌跡直徑越大，需要的轉(zhuǎn)速就越小；球石重心運(yùn)動軌跡直徑越小，需要的轉(zhuǎn)速就越快。這就是為什么我們看到的大球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速比較慢，而小球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速比較快的原因。

在同一個(gè)球磨機(jī)中，球石的運(yùn)動軌跡是不是一成不變的呢？顯然不是。我們用簡單的示意圖來說明，如圖1所示，球磨罐體中加了球石和沙泥料，剛加的料因?yàn)轭w粒比較大，有的是塊狀，因阻隔原因?qū)е虑蚴c球石之間的間距較大。我們?nèi)∑渲械囊徊糠智蚴倪\(yùn)動軌跡來分析，見圖2。球石群體平均重心的運(yùn)動軌跡等效直徑較小，用D1表示（見圖2a）。因此，要使球磨機(jī)達(dá)到理想的效果，需要的轉(zhuǎn)速就要快。

當(dāng)球磨到一定的時(shí)間之后，那些較大顆粒的沙石料逐漸被砸碎，塊狀的泥也被分解了，球石與球石之間的間距縮小，球石群重心的運(yùn)行軌跡的平均等效直徑就增大到D2，如圖2b所示，因此球磨機(jī)需要的理想轉(zhuǎn)速相應(yīng)地要減小。

可見，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該是一個(gè)由大變小的過程，這就是為什么要使用變頻器調(diào)速的原因。使用變頻之后，球磨后期的轉(zhuǎn)速可由50Hz降到40Hz以下。當(dāng)它降速之后，電壓和電流相應(yīng)地降了下來，消耗的功率也就降下來，這就是球磨變頻節(jié)電的原理。球磨機(jī)后期轉(zhuǎn)速降下來之后，由于球石之間的泥漿流速加快，并不會影響球磨效率，實(shí)際上，我們使用變頻調(diào)速之后，磨一罐料所需的時(shí)間不會加長。

本研究測試了在相同裝載量的條件下，使用變頻驅(qū)動和不使用變頻驅(qū)動的18t球磨機(jī)（90kW的電機(jī)）的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)（頻率、電流和功率等），然后把這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)上繪制成曲線圖，以方便進(jìn)行對比。當(dāng)使用工頻電運(yùn)行時(shí)，球磨的頻率一直是50Hz；當(dāng)使用變頻運(yùn)行時(shí)，球磨頻率在啟動后的前10min運(yùn)行48Hz，之后每隔4h降低3Hz，見圖3。圖4是紀(jì)錄電流的曲線，上面一條曲線是無變頻的，顯然它的運(yùn)行電流總是比下面帶變頻控制的高。

圖5是紀(jì)錄功率消耗的曲線，同樣，上面一條是無變頻的，下面一條是帶變頻驅(qū)動的，可見裝有變頻的驅(qū)動消耗的功率較小。它們通過對時(shí)間的積分就是整個(gè)球磨過程消耗的電能。電度表紀(jì)錄的有功耗電量：無變頻驅(qū)動的是1103kWh，有變頻驅(qū)動的是948kWh。因此可以得出結(jié)論：用合適的變頻驅(qū)動球磨，可以節(jié)省用電。分析得出此次記錄數(shù)據(jù)的節(jié)省率為η=（1103-948）/1103×100%=14.1%。

3 結(jié) 論

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，摸索出適合的調(diào)頻曲線，并到原料車間球磨機(jī)中推廣使用，節(jié)電效果基本保證在10%以上。