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伺服节能改造

球磨机伺服节能改造

发布时间:2017/06/21 点击量:
前言
 
国内各大陶瓷生产厂商,电耗是其生产成本的重要部分,尤其是原料车间和釉料车间球磨机设备耗电量更是巨大,降低球磨机的能耗成为陶瓷厂商通过技术手段降低生产成本,提高产品竞争力的有力手段。
 
本方案提供一种新型高效的球磨机节能技术,选用优质永磁同步伺服电机和伺服驱动器,配备可触控人机界面,集成伺服节能系统。伺服电机比异步电机在运行时的效率更高,同时在生产过程中,利用伺服驱动器的变频调节技术,针对加工工艺改变伺服电机的输出力矩和电流,减少不必要的能源浪费,在不影响产能的前提下实现节能运行。 

1球磨机介绍
 
1.1工作原理
 
球磨机主要由传动装置、筒体装置、加料装置、卸料装置及电气控制装置等组成,分给料部、出料部、回转部、传动部(减速机、小传动齿轮、电机、电控)等主要部分。其主体是一个水平装在两个大型轴承上的低速回转的简体。球磨机由电动机通过减速机及周边大齿轮减速传动、或由低转速同步电机直接通过周边大齿轮减速传动,驱动回转部回转,筒体内部装有适当的磨矿介质一钢球。磨矿介质在离心力和摩擦力的作用下,被提升到一定的高度,呈抛落或泄落状态落下,下落的研磨体像抛射体一样将筒体内的物料给击碎。

 
1.2球磨机运动情况分析 
 
球磨机中研磨体的运动状态与筒体的转速和研磨体跟筒体内壁的摩擦因素等有关系。研磨体在筒中的运动状态可以分为3种:
 
1.2.1泻落式运动状态
 
当球磨机转速较低时,钢球与物料都随内壁上升,当钢球与物料上升的角度大于自然倾角时,钢球沿着斜面滑下不能形成足够的落差,筒内的物料与钢球呈现泻落式的运行状态,粉磨的效率很低。
 
1.2.2抛落式运动状态

当球磨机转速较高时,研磨体随筒体上升致一定高度后,象抛射体一样抛落下来,在抛落式运动状态下,物料主要是在研磨体抛落时的碰击作用以及部分的研磨作用下而被粉碎的,这种状态下的粉磨效率高。
 
1.2.3离心式运动状态
 
当筒体转速过高时,由于离心力的作用,研磨体“贴附”在筒体内壁上与筒体一道做旋转运动而不再抛落。在离心式运动中,研磨体不再对物料产生碰击和研磨作用,物料当然就不会被粉碎。
 
       对比分析以上三种状态可知,要达到较高效率的粉磨效果,必须调整适当的筒体运行速度,使筒内物料保持在抛落式的运行状态。速度不够以及速度太快都会导致球磨机的效率降低。
 
2球磨机传动方案
 
2.1异步工频传动
 
       目前大部分球磨机的传动方式由三相交流异步电机拖动,传动过程如下图。 

 
球磨机属于重载设备,匹配电机的功率较大,异步方案存在以下几个方面的不足:
 
1.电源容量要求较高
 
       球磨机属于重载大功率设备,异步电机工频启动电流为额定电流4-7倍,对电源容量的要求非常大,采用星三角启动之后,电流也要达到额定电流的3倍左右。
 
2.工艺不好控制
 
       工频运行的异步电机转速固定,容易导致过度研磨,做不到无级调速,工艺控制能力较差。
3.效率较低
 
       异步方案中的液压耦合器传动效率较低,影响整个系统的作用效率,同时大部分异步电机都不是超高效电机,电机本身的效率也较低,更加重要的是工频调速不便利,无法保证系统处于最高效状态运行。
 
3同步伺服传动
 
3.1方案介绍

 为改善异步工频方案不足,以及提高球磨机系统效率,使用同步伺服方案进行改造,系统框图如下:
      
方案采用节能控制柜,方便安装与调试;使用超高效伺服电机取代异步电机,去掉原系统中的液压耦合器进一步提高效率,同时使用伺服驱动器的变频调速技术,设备具有研磨定时功能,用户可根据对物料的细度要求,设定合理的研磨时间使球磨机工作在最佳效率状态。工艺参数设定通过触摸屏完成,通过触摸屏可以监控到运行状态及数据,提高用户的体验。
 
3.2方案特点
 
3.2.1伺服电机
 
  • 机座外形与原来异步电机相同,便于安装及更换;
     
  • 电机的功率因素可达0.98以上,远高于异步电机;
     
  • 更高传动效率,额定负载下的整体功率比异步电机提高3%以上。
     
3.2.2伺服驱动器
 
  • 采用最前沿的变频技术,实现伺服电机的无级调速,使电机运行于最高效状态;
  • 驱动器内置16段速的简易PLC功能,可完全满足球磨机生产工艺需求;
     
  • 具备210%过载能力,满足伺服电机启动时的力矩需求;
     
  • 内置标准Modbus通讯协议,轻松与触摸屏集成控制系统。
     
3.2.3系统优势
 
  • 伺服驱动器的软启动功能,可保证系统的启动电流在额定电流的2倍以下,大幅降低电网冲击;
  • 系统可提供电压、电流、温度、速度等全方位的监控与保护,设备运行更可靠;
     
  • 通过人界界面即可完成参数设置及运行数据监控,操作简便,用户体验更好。
     
3.3方案应用效果
 
  • 通过对球磨机的同步伺服方案改造,节电率可达10%—25%;
     
  • 高回报率所有投资在1.--2年之内可回收;
     
  • 降低设备维护量及维护成本,延长设备使用寿命;
     
  • 改善工作环境,同步伺服电机运行噪声比异步电机明显降低。 
     
4方案投资实例
 
4.1投资收益分析
 
佛山某陶瓷厂一台40吨磨球机,使用电机功率为132kW,改造前实际使用功率为120kW,每天工作24小时,每月用电量为:120×24×30= 86400 kWh(度)
 
  • 伺服改造之后的节电率为15%,每月节电:86400×15%=12960kWh(度);
  • 按照每度电0.75元计算,则每月节省电费:12960×0.75=9720(元);
  • 一年的投资回收为:9720×11.5=111780(元);
     
由此看出以15%的节电率,一台40吨的球磨机每天可节省电费324元。工作时间越长功率越大的设备,投资回报将更加客观。咨询热线:13711051215
 
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