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矿山机械

    德弗斯变频器在球磨机上的应用


    1、前言:

    21世纪的今天,全球能源紧张,节能的呼声越来越高,先进的节能技术已经成为社会的一道亮点;然而在很多企业里的节能意识也很强,但就因为偶很制约因素使很多企业没有将节能落到了实处。特别是在水泥;陶瓷;冶金行业,普遍认为球磨机难以被控制的,因为用电设备消耗多少电,是与其电机特性所决定的,主观的控制无能为力。很显然,此观念是错误我国水泥厂中,大多数球磨机还处于人工手动控制的状态,造成磨机内物料变化大、粉磨效率低、单位电耗大、钢球和衬板损耗大等现象。而且,由于粉磨状态变化大,导致了水泥细度及煤粉细度的均匀度也难以保证

    2 、球磨机节能基本原理

    球磨机内物料、钢球和衬板相互碰撞产生噪音,该噪音随着球磨机内物料量的变化而变化。物料较少时,钢球、衬板碰撞的几率大、能量大,产生的噪音大;随着物料量增多时,因为物料的不断填充,钢球、衬板碰撞的几率减小、能量变小,产生的噪音也减小。因此,用音频传感器就可以检测到球磨机内物料量变化的多少。球磨机自控节能设备正是通过借助测量学、电子学、声学等多学科知识,进一步通过音频变送器对代表物料量的信号进行放大、滤波和噪音特征谱识别,输出符合DDZIII型仪表标准、正比于球磨机内物料量的直流电流信号,以此达到节能控制的效果。该传感变送器还具有Profibus现场总线接口,可方便地与现场总线系统对接。

    3 、球磨机的应用

    球磨机是一个大惯性、纯滞后、动态特性复杂的对象,数学模型难以建立,而且其数学模型随着时间变化也在缓慢变化着。针对球磨机运行的这一特点,其基本控制策略适于采用PIPI是近几年发展起来的一种PID改进算法,这种控制方法不需要知道被控对象的数学模型,可以根据运行人员的实际经验总结模糊控制规律,并在被控量接近给定值时,采用PI控制,以保证被控量快速、稳定地运行在给定值上。我们的研究表明,该PI控制器能够获得良好的动、静态控制性能,可以保证球磨机内的物料量快速准确地稳定在设定值。

    深入分析球磨机的工作特性曲线(图1),有助于寻找球磨机的最佳工作点,即球磨机的最大出力点。

    变频器的选型:根据上述原则浙江德玛电气最新的D6B系列是从原有DM系列基础升级而成。该系列变频器有以下特点:本系列是采用新一代SVPWM波型生成技术的变频器,低速额定转矩输出,带载能力强,低速时可达到250%的额定转矩输出。具有矢量控制和多种转矩提升及V/f曲线可设定,多种加、减速模式可以选择,内置人性化的PID功能,诸多参数均可在线调整。具有各种完善的保护功能及故障诊断系统,具有过电压、过电流及失速保护等功能技术先进、功能齐全、使用方便,可满足电气节能及各种生产工艺要求的需要。


    应用效果:球磨机安装变频节能控制系统后,取得了以下效果:改造后的设备能够实现自动控制,以及市电/节电切换功能,并能克服球磨机大惯性引起的回升电压,有效地保证设备正常运行。利用变频器自动电压调节功能,可在与负载无关的条件下,保持电机效率最高,因消除了起动时的冲击,延长了机轴、波箱齿轮、皮带等机械的使用寿命,减少了维修费用;利用变频节能调速技术改造了球磨机的拖动系统,满足了球磨机低速运行、大起动转距的特点,实现了球磨机的运行速度连续可调;电机起动时无冲击电流,起动力矩足够,保护功能完善,保证了工艺控制质量,节约了维护成本。球磨机使用变频调速后,起动电流小于额定电流的1.5倍,(如132KW电机原先的起动电流在1000A以上,变频节能控制系统起动电流为180~200A之间),实现了真正的软起动,也收到了节能的效果。由于起动电流大大减小,不会造成对电网的冲击和电网电压的下降,消除了因球磨机起动而引起的其它用电设备调闸或故障。在同样的电网容量下,可以增加装机台数,内置电流反馈系统自动运行功能,可以通过变频方便地设定研磨时间,加磨时间和自动停机功能,使操作更加智能化、人性化。球磨机变频节能系统的节能效果一般可达12~15%左右。


    投资与回报:以东莞陶瓷公司为例,其公司安装的6台大功率的变频器,以其中的一台40吨球磨机为例:电动机功率为132KW,球磨机用电总负荷为132KW,运行时间为每日20小时,每月30天,平均负荷率0.85%,平均节电率为10%。电价0.70/度,则可得出:月节电费=用电总负荷×平均负荷率×月运行时间×电价×节电率=132×0.85×20×30×0.70×10%=4712.4,投资回收期=改造总投入÷月节电费=45368÷47129.6个月,即不到一年就可以收回全部的投资,而变频器的使用寿命一般为10~15年,一年后即为纯回报期,也即年节电收益在6万元左右。
    在我国水泥、陶瓷、冶金行业,球磨机被大量使用,是物料粉碎不可缺少的重要生产设备。实践证明,变频器用于水泥、陶瓷、冶金行业球磨机的节能驱动是十分成功的,取得了良好的经济效益,对于我国提出的建设节约型社会,减少环境污染具有重大的经济和社会意义。深圳德弗斯变频广泛应用于火力发电、冶金、采油采矿、化工、机械、城市供水、塑胶、水泥、造纸。陶瓷、制药等领域,其大力的推广应用,将可尽早实现中国节能第一品牌的提升。

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