摘要 ：本文介绍球磨机工作原理，采用安川变频器控制球磨机提高工艺水平和节能的方案实现，通过实例说明改造的成功和节能效益。


随着变频技术的快速发展及在水泥、陶瓷、冶金企业的大量应用，变频器控制球磨机也成为可能。安川高性能变频器根据球磨机工作原理和机械特点提高球磨效率，减少球磨能耗。对于我国建设节约型社会，减少环境污染具有重大的经济和社会意义。
 
1球磨机工作原理
 
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构减速传动，驱动回转部回转。筒体内部装有适当的磨矿介质一钢球。筒体旋转时，物料和研磨体等在摩擦力和离心力的作用下被筒体提升到一定高度，然后在重力的作用下沿近似抛物线轨迹落下来冲击和研磨筒体底部的另一部分物料，并产生一定的轴向运动促使物料研磨和混合均匀。其外形结构如图1所示。
 
驱动部分是球磨机的关键，球磨机属于低速重载设备，装载量大，起动力矩也很大，一般需要加装液力耦合器来完成传动系统的启动和调速。陶瓷工业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，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转矩减小，所以在节约能源方面有很大的空间。目前普遍采用的驱动方式是三相交流电动机-液力耦合器-齿轮减速器-皮带轮减速器。由于球磨机属恒转矩负载，在用液力耦合器调速时，其调速效率等于调速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪费掉。
 
2球磨机的生产工艺
 
球磨机一般以固定转速运行，筒体的转速是由皮带轮或齿轮减速机构(也有用液力耦合器)决定的。球磨机的转速直接影响到钢球和物料的运动状况及物料的研磨过程，在不同的转速下，筒体内的钢球和物料的运动状况如图2所示。
 
a)当转速较低时，钢球和物料随筒体内壁上升，当钢球和物料的倾角等于或大于自然倾角时，沿斜面滑下，不能形成足够的落差，钢球对物料的研磨作用很小，球磨机的效率很低。
 
b)钢球被带到一定的高度后沿抛物线落下，对筒底物料的撞击作用***大，研磨效率***高，此时的转速称为***佳工作转速。
 
c)如果筒体的转速很高，由于离心力的作用，以致使物料和钢球不再脱离筒壁，而随其一同旋转，这时钢球对物料已无撞击作用，研磨效率则更低。
 
4球磨机系统存在的问题
 
1)球磨机一般采用简单的工频控制，易造成物料的过渡研磨，所需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大;
 
2)球磨机一般采用星三角或自耦降压启动，启动电流特别大，对设备和电网的冲击很大;
 
3)机械设备的生产维护量也大，而且耗电量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费。
 
5改造方案
 
根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的球磨机系统满足以下要求：
 
1)改造后的设备要有足够的起动转距，满足球磨机装载量的要求，并且保证设备在变频运行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒转矩特性。
 
2)利用变频调速控制系统改造原有球磨机拖动系统，满足球磨机低速时的正常运行，确保正常的工艺控制，使球磨机及电动机的使用寿命延长，减少维护。
 
3)改造后的设备能够实现自动控制，及手动/工频和故障自切换等功能，并能克服球磨机大惯性引起回升电压，有效地保证设备的正常运行，球磨机变频控制柜如图
 
3所示。
 
针对球磨机生产工艺和控制特点，安川变频器采用***先进的电机驱动技术以及全新的转矩特性，根据球磨机实时运行负荷自动调整。在运行过程中即使电机或机械特性发生变化，也能自动找出***佳效率点，确保相应负载和温度下的***优效率。


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