一. 前 言

　　球磨機變頻改造的主要要求有以下幾點：

　　1. 球磨機在運行過程中負載波動大，要求變頻器過流，過載，限流功能強，能夠滿足球磨機在運行過程中負載波動大時能夠長期穩定運行的要求。

　　2. 球磨機啟動時負載非常大，一般要求點動即能將球磨機啟動，要求變頻器低頻啟動轉矩必須足夠大。

　　3. 變頻改造時必須滿足球磨機的工藝要求。

二. 球磨機的驅動工作過程簡述：

　　目前球磨機普遍采用的驅動方式是：三相交流電動機—液力耦合器—齒輪減速器—皮帶輪減速器。在這里，球磨機的料筒作為減速器的皮帶輪使用。在球磨機重載起動時，電動機起動電流可達到額定電流的六倍以上。為了緩解起動時的機械沖擊，傳動環節中加入了液力耦合器，液力耦合器是通過控制工作腔內工作油的動量矩變化來傳遞電機的驅動能量的。電動機通過液力耦合器的輸入軸拖動其主動工作輪旋轉，對工作油加速，被加速后的工作油再帶動液力耦合器的從動工作渦輪旋轉，把驅動能量傳遞到其輸出軸和負載。傳動系統中的液力耦合器在起動時起緩沖作用，讓電動機可以輕載起動，以減小起動電流，等電動機起動后再慢慢加載，達到順利起動球磨機的作用，減小起動時的機械沖擊。在工作時通過液力耦合器的調速作用，搜索球磨機的比較佳工作轉速，提高球磨機的效率。由于球磨機屬恒轉矩負載，在用液力耦合器調速時，其調速效率等于調速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪費掉。

三. 球磨機的生產工藝：

　　球磨機一般以固定轉速運行，筒體的轉速是由皮帶輪或齒輪減速機構（也有用液力耦合器）決定的。球磨機的轉速直接影響到鋼球和物料的運動狀況及物料的研磨過程，在不同的轉速下，筒體內的鋼球和物料的運動狀況如下圖所示：

　　a、 轉速較低時，鋼球和物料隨筒體內壁上升，當鋼球和物料的傾角等于或大于自然傾角時，沿斜面滑下，形成斜坡。當斜坡的傾斜角到達自然休止角，研磨體在重力等作用下沿斜坡滾下，形成一種稱為瀉落式的狀態。在這種狀態中，物料主要在研磨體相對運動時產生的碰擊和研磨作用下被粉碎。

　　b、 當球磨機轉速較高時，研磨體隨筒體上升到一定高度后，被拋落。這種狀態稱為拋落式。在這種狀態中，物料主要在研磨體拋落時的碰擊以及部分研磨作用下被粉碎。是一種比較好的動作轉速。

　　c、 如果筒體的轉速很高，由于離心力的作用，以致使物料和鋼球不再脫離筒壁，而隨其一同旋轉，這時鋼球對物料已無撞擊作用，研磨效率則更低。這種狀態的比較低轉速稱為臨界轉速。

　　球磨機的臨界轉速Nl為： Ni=42.3/√D（r/min） （D為筒體內徑）

　　球磨機的比較佳工作轉速Nz為：Nz=0.765Nl（r/min）

　　實際運行表明，比較佳工作轉速與鋼球的直徑及其裝載量、護甲形狀，鋼球與護甲之間的磨擦系數等因數有關。一般的比較佳工作轉速通常為臨界轉速的0.7～0.8，可見轉速還是有一定的可調范圍，但調節范圍不大。

四. 四方E380系列大功率變頻器的優點

　　1、 四方E380系列變頻器是2007年開發的高集成度變頻器產品，克服國內變頻器部分設計缺陷，針對球磨機等粉塵較大的應用現場，E380完全密閉的電氣空間，將故障率降到比較低。

　　2、 針對球磨機啟動轉矩大，輸出轉矩大的特點，E380完善了電流平滑功能，對沖擊電流做出快速反應，有效抑制電流對IGBT模塊的沖擊。

　　3、 E380系列大功率產品相對大部分國內變頻器產品，將核心元件IGBT適當放大，做到耐沖擊電流能力強，電流失速水平高。

　　4、 針對球磨機行業對節能的要求較高，四方E380系列變頻器自動調整與生產實際相匹配的輸出轉矩，對較小電壓和電流負載時，自調整降低輸出電壓，比較大限度節能，比普通國內產品高出5%的節電空間。

五.變頻改造方案

5.1. 根據配置特作如下變頻改造方案：

1）配置兩套冗余變頻工頻驅動系統;
2）設置遠程控制和就地控制兩種方式;
3）保留原工頻系統及其聯動方式，且和變頻器系統互為備用。

　　變頻改造時采用變頻+工頻控制方式。其控制柜主電路由四方變頻器和工頻旁路接觸器等構成，控制電路由工頻/變頻切換開關、啟動、復位開關、指示燈等構成。

（1） 變頻控制柜主電路

　　圖三給出了變頻節能改造的主電路圖。圖中KM1、KM2、KM3為接觸器。在改造時仍保留原有控制電路中的降壓啟動電路，這樣可方便改造同時保持原來的控制特性。采用工頻旁路目的是為了在變頻器出故障時可直接切換到工頻運行，而不影響生產。

（2）變頻控制柜控制電路

　　圖四為變頻柜的控制電路框圖。圖中，SB為工頻/變頻轉換開關，選用三級開關;SB1為變頻器啟動按鈕;SB2為變頻器停止按鈕;K1為復位按鈕;L1為總電源指示燈;L2為工頻運行指示燈;L3變頻運行指示燈;L4為變頻器故障指示燈，其故障信號由變頻器TA、TC輸出;KM1、KM2變頻運行接觸器;KM3為工頻運行接觸器。

六. 應用效果

　　球磨機安裝變頻節能控制系統后，取得了以下效果：

a、 因消除了起動時的沖擊，延長了機軸、波箱齒輪，皮帶等機械件的使用壽命，減少了維修費用。
b、 球磨機使用變頻調速后，起動電流可比原先小3-5倍，（如110kW電機原先的起動電流在600A以上，變頻節能控制系統起動電流為180A～200A之間），實現了真正的軟起動，也收到了節能的效果。由于起動電流大大減小，不會造成對電網的沖擊和電網電壓的下降，消除了因球磨機起動而引起的其它用電設備跳閘或故障，在同樣的電網容量下，并可增加裝機臺數。
c、 可以通過變頻器方便地設定研磨時間，加磨時間和自動停機功能，使操作更加智能化，人性化。
d、 以佛山市南莊某知名陶瓷廠為例，該廠已安裝了20臺四方公司的大功率變頻器。以其中的一臺40噸球磨機為例，電動機功率為110kW，原球磨機每月用電量為：98kW×18小時×30天=52920 kWh（度），在安裝了球磨機專用變頻節能控制系統后用電量為47525.4 kWh（度）。節電率達10%。

七.結束語

　　實踐證明，四方公司生產的E380系列大功率變頻器用于陶瓷行業球磨機的節能改造十分成功，取得了良好的經濟效益。隨著用戶對變頻器的使用經驗和接受程度的提高，四方大功率變頻器在陶瓷行業有著更加廣闊的應用前景。