陶瓷球磨机节能改造技术研究

学术论文 2017-11-14 10:20:33
    新世纪是一个迅速发展的时代,但是随之而来的是诸多问题,环境污染、能源枯竭以及人口激增。面对越来越少的能源,人们不得不从各方面着手展开节能工作,节能技术已经成为了当今社会各类技术发展的重点。欧瑞电气公司出产的E2000系列变频器,在性能上较为突出,使用了当今最先进的变频技术。在某陶瓷厂的球磨机中,便采用了该系列的变频器作为设备改造的部件。通过实际的使用状况分析,该系列变频器能够有效降低设备等能耗,并且在管理和操作上更为便捷,不但节约了能源,降低了能耗,同时也为企业创造了良好的效益,降低了企业成本。
    1 设备工作原理
    陶瓷企业中,耗能较大的设备便是球磨机,其用电量可以达到整个生产线总用电量的80%,在结构上,各类球磨机大致相同,即便是存在不同,也只是某一部件上有所差异,磨机的组成部件主要包括:传动装置、轴承、排料器、给料器、以及筒体和衬板,另外设备想要正常运行,润滑系统也是必不可少的。线面便针对四个最主要的部分进行了分析。
    (1)筒体:设备的筒体结构为钢板结构,钢板规格为12~15 mm厚。在筒体的两端皆有法兰盘,用以同排料端以及给料端的盖口相链接,筒内设置的衬板为可更换式衬板,以方便对筒体进行检查,也便于衬板的更换,另外,筒体上设置有入孔,形状为矩形,长度范围在350~550 mm。
    (2)给料部:该结构主要由给料器以及轴颈内套和扇形衬板组成,通过该结构便于给料。给料器同内套端部之间需要通过螺栓进行固定。而给料器一般都会使用联合型设备,而鼓式给料器以及涡式给料器也有所应用,只是相对较少。
    (3)排料部:由带有中空轴颈的端盖,格子衬板,衬块,中心衬板,和轴颈内套等零件组成,整个排料部位和给料部位度一样紧固在筒体法兰盘上。
    (4)驱动部分:球磨机装在需求量相对较大,启动力矩以及栽种也相对较大,因而传动系统在启动以及调速过程中需要通过液力耦合器辅助完成。在陶瓷工业中,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,会造成较大的电网冲击,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。
    2 设备系统存在的问题
    (1)在球磨机的运行过程中,对设备的控制一般采用贡品控制,因而在对物料进行衍磨的过程中容易造成过渡衍磨现象,或者衍磨周期过长,从而无法产生高效的衍磨作业,并且设备功耗过大。
    (2)设备的启动一般采用自耦降压的方式或者星三角启动的方式,因而在启动时会产生较大的电流,这对电网以及设备的冲击较大。
    (3)设备需要市场维护,且能耗较大。这类问题是普遍存在于传统的球磨机中的,这些问题在生产中必然会给厂家带来麻烦,并且也会造成一些不必要的资源浪费,企业为了生存、发展以及扩大规模,就必须对该类弊病进行解决,而随着经济的发展,此类问题严重影响了企业的发展。因而变频控制球磨机应时而生,该类设备以其平滑的启动以及高效的衍磨和较低的能耗被广泛应用开来。
    3 工作原理分析
    (1)系统性能。
    以生产工艺为基础结合当前的工况对设备进行分析,球磨机在改造后其系统需要满足一下要求:首先必须保证设备的启动转矩应当符合要求,同时对于球磨机的装载量也应当予以满足,另外系统需要考虑到变频运行状态,在该状态下,必须保证电机状态平稳,功率恒定。
    (2)设备选型。
    依照上述性能分析,在进行变频器的选择上需要注意系统要求,E2000系列变频器具有其优越的特性:
    ①E2000系列变频器在额定转矩输出上相对较低,但是具有强大的带载能力,在进行输出时,能够达到额定转矩输出的180%。
    ②该系列的变频器可以设定多种转矩,也可以设定V/F曲线,同时具有自动转矩提升,加速模式以及减速模式都可以选择,内置PID功能较为丰富,且操作方便,各类参数调整都较为便捷。
    ③在故障诊断系统上相对完善,且设备具有自我保护功能。另外当设备中产生过电流以及过电压、失速现象时,可以进行自我保护。另外变频器需要选用功能齐全且较为便捷的,在电气节能方面以及生产工艺方面,需要满足其电压等级功率要求,使得设备在性能上同国际先进国家技术生产水平相当。并且运转稳定,变频精度较高,在设计上符合相关需要。
    (3)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:
    ①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。
    ②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,皮带等机械件的使用寿命,减少了维修费用。
    ③利用变频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,起动力距足够,保护功能完善。保证了工艺控制质量、节约了维护成本。
    ④球磨机使用变频调速后,起动电流可比原先小5倍以上,(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他用电设备跳闸或故障,在同样的电网容量下,并可增加装机台数。
    ⑤内置PLC多段速自动运行功能,可以通过变频器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。
    ⑥球磨机变频调速节能系统的节能效果一般可达12%~15%左右。
    4 结语
    球磨机作为物料粉碎最重要的设备,是我国陶瓷行业必不可少的,因而使用极为广泛。通过实践对欧瑞电气公司出产的E2000系列变频器的实际应用状况进行分析,在陶瓷行业中,球磨机的性能直接关系到生产产品的质量,并且球磨机的节能技术也逐步的得到了社会的关注,而E2000系列变频器的应用,有效提高了球磨机的各方面性能,取得了巨大效益。E2000系列变频器的使用同样也对构件节约社会,减少环境污染做出了巨大的贡献。
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