德弗斯变频器在球磨机上的应用

1、前言：

在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 、球磨机节能技术的应用

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PI。PI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系列是从原有的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：以东莞某陶瓷公司为例，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元/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元,投资回收期＝改造总投入÷月节电费＝45368÷4712＝9.6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。深圳德弗斯变频器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。