摘要：本文介紹了威爾凱變頻器在化肥廠球磨機(jī)上的應(yīng)用，討論了球磨機(jī)的控制系統(tǒng)和功能要求及威爾凱WKS系列變頻器的在化肥生產(chǎn)行業(yè)中球磨機(jī)節(jié)能改造上的優(yōu)越性能。

關(guān)鍵詞：威爾凱變頻器 球磨機(jī) 節(jié)能改造
一、前 言
隨著全球性“節(jié)能減排”工業(yè)改造計(jì)劃正在大規(guī)模推行，先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)逐漸成為社會(huì)的一道亮點(diǎn)。然而在很多節(jié)能企業(yè)里，特別對(duì)化肥行業(yè)，普遍認(rèn)為球磨機(jī)難以被控制的，因?yàn)橛秒娫O(shè)備消耗多少電，是同其機(jī)電特性所決定的，主觀的控制無能為力。很顯然，此觀念是錯(cuò)誤的。在全國上下用電形勢嚴(yán)峻的情況下，威爾凱電氣采用WKS系列變頻器，利用先進(jìn)變頻節(jié)能技術(shù)，在上海奉賢全國最大的磷肥生產(chǎn)廠家青村磷肥廠實(shí)行球磨機(jī)節(jié)能改造。實(shí)踐證明，通過一系列的技術(shù)和管理措施把球磨機(jī)能耗降到最低，即保護(hù)環(huán)境又為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)至少可以減少5～10%的經(jīng)營成本。
二、球磨機(jī)的工作原理
在化肥生產(chǎn)企業(yè)里，球磨機(jī)由于功率比較大，占據(jù)了企業(yè)總用電量的80％以上的 ，　各類球磨機(jī)的基本結(jié)構(gòu)大體上是相同的，只是它們的某些部件有所不同，磨機(jī)一般均由筒體，襯板，給料器，排料器，空中軸，軸承，傳動(dòng)裝置，和潤滑系統(tǒng)組成。

三、該磷肥廠球磨機(jī)系統(tǒng)存在的問題
該球磨機(jī)為一臺(tái)130KW 2極電極，采用簡單的自耦降壓啟動(dòng)，啟動(dòng)電流特別大能達(dá)370A，工作時(shí)的電流為240A左右，對(duì)設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊很大 ，易造成物料的過度研磨，所需研磨周期較長，研磨效率較低，單位產(chǎn)品功耗較大.機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)維護(hù)量也大，而且電的損耗量相當(dāng)驚人，這必然給該廠帶來很多不必要的麻煩和嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，所以隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及政府節(jié)能減排工程的推擴(kuò)，球磨機(jī)原來的啟動(dòng)方式弊病已暴露無疑，經(jīng)常的維修嚴(yán)重地阻礙了該企業(yè)的生產(chǎn)效益。這就促使人們?nèi)パ兄茊?dòng)平滑、研磨效率較高、產(chǎn)量大、能耗低的球磨機(jī)——威爾凱變頻控制球磨機(jī)。
三、球磨機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能控制系統(tǒng)的工作原理。
系統(tǒng)性能要求
根據(jù)原工況存在的問題并結(jié)合磷肥廠生產(chǎn)工藝要求，改造后的球磨機(jī)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求:
1：改造后的設(shè)備要有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)距，滿足球磨機(jī)裝載量大的要求，并保證設(shè)備在變頻運(yùn) 行狀態(tài)下使電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，保障電動(dòng)機(jī)具有恒功率特性；
2：利用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)改造原有球磨機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足球磨機(jī)低速時(shí)的正常運(yùn)行，確保正常的工藝控制要求，延長球磨機(jī)及電動(dòng)機(jī)的使用壽命，減少維護(hù)。
變頻器選型
根據(jù)上述原則，選擇采用威爾凱電氣（上海）有限公司的WKS矢量型變頻器,該系列變頻器有以下特點(diǎn)：
本系列是采用新一代SVPWM波形生成技術(shù)的變頻器，低速額定轉(zhuǎn)矩輸出，帶載能力強(qiáng)， 低速時(shí)可達(dá)到180%的額定轉(zhuǎn)距輸出
具有多種轉(zhuǎn)矩提升及V/F曲線可設(shè)定，多種加、減速模式可選擇，內(nèi)置PID功能，諸多參數(shù)均可在線調(diào)整。
具有各種完善的保護(hù)功能及故障診斷系統(tǒng)，具有過電壓、過電流及失速保護(hù)等功能技術(shù)先進(jìn)，功能齊全，使用方便，可滿足電氣節(jié)能及各種生產(chǎn)工藝要求的需要。
電壓等級(jí)多種功率規(guī)格齊全，性能可達(dá)到國外同類產(chǎn)品水準(zhǔn)。
頻率精度高，可使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),滿足設(shè)計(jì)要求；
系統(tǒng)電路如下：

應(yīng)用效果
球磨機(jī)安裝變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后，取得了以下效果：
改造后的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，，并能克服球磨機(jī)大慣性引起的回升電壓，有效地保證設(shè)備正常運(yùn)行。
利用變頻器自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能，可在與負(fù)載無關(guān)的條件下，保持電機(jī)效率最高。因消除了起動(dòng)時(shí)的沖擊，延長了機(jī)軸、波箱齒輪，皮帶等機(jī)械件的使用壽命，減少了維修費(fèi)用。
利用變頻調(diào)速技術(shù)改造了該球磨機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足了球磨機(jī)低速運(yùn)行、大起動(dòng)轉(zhuǎn)距的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了球磨機(jī)的運(yùn)行速度連續(xù)可調(diào)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)無沖擊電流，起動(dòng)力距足夠，保護(hù)功能完善。保證了工藝控制質(zhì)量、節(jié)約了維護(hù)成本。
該變頻器球磨機(jī)使用變頻調(diào)速后，起動(dòng)電流可比原先小5倍以上，（如132kW電機(jī)原先的起動(dòng)電流在1000A以上，變頻節(jié)能控制系統(tǒng)起動(dòng)電流為180A～200A之間），實(shí)現(xiàn)了真正的軟起動(dòng)，也收到了節(jié)能的效果。由于起動(dòng)電流大大減小，不會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊和電網(wǎng)電壓的下降，消除了因球磨機(jī)起動(dòng)而引起的其它用電設(shè)備跳閘或故障，在同樣的電網(wǎng)容量下，并可增加裝機(jī)臺(tái)數(shù)。
內(nèi)置PLC多段速自動(dòng)運(yùn)行功能，可以通過變頻器方便地設(shè)定研磨時(shí)間，加磨時(shí)間和自動(dòng)停機(jī)功能，使操作更加智能化，人性化。
球磨機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)的節(jié)能效果一般可達(dá)12%～15%左右。
四、投資與回報(bào)
該廠已安裝了16臺(tái)威爾凱公司的大功率變頻器。以其中的一臺(tái)40噸球磨機(jī)為例，電動(dòng)機(jī)功率為132 kW，實(shí)際使用功率為115KW,每天工作18小時(shí)，每月工作30天，這樣原球磨機(jī)每月用電量為：115 kW×16小時(shí)×30天＝55200 kW.h（度），在安裝了球磨機(jī)專用變頻節(jié)能控制系統(tǒng)后節(jié)電率可達(dá)15.6%，每月可節(jié)省電費(fèi)為：55200×14.6%×0.65元/度＝5238.48元。若以每臺(tái)變頻器投資為5.5萬元計(jì)算，投資回收期為55000÷5238.48＝10.5個(gè)月。即不到一年就可以收回全部的投資。而變頻器的使用壽命一般為10～15年，一年以后即為純回報(bào)期，也即年節(jié)電收益在5.5萬元左右。
七、結(jié)束語
在我國化肥行業(yè)，球磨機(jī)被大量使用，是物料粉碎的不可缺少的重要生產(chǎn)設(shè)備。實(shí)踐證明，威爾凱電氣（上海）有限公司生產(chǎn)的WKS系列變頻器用于化肥行業(yè)球磨機(jī)的節(jié)能驅(qū)動(dòng)是十分成功的，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于我國提出的建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，減少環(huán)境污染具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義，威爾凱變頻器也必在化肥生產(chǎn)行業(yè)得到大力推廣應(yīng)用！