威尔凯变频器在化肥厂球磨机上的应用

一、前 言
   随着全球性“节能减排”工业改造计划正在大规模推行，先进的节能技术逐渐成为社会的一道亮点。然而在很多节能企业里，特别对化肥行业，普遍认为球磨机难以被控制的，因为用电设备消耗多少电，是同其机电特性所决定的，主观的控制无能为力。很显然，此观念是错误的。在全国上下用电形势严峻的情况下，威尔凯电气采用最新的WKS系列变频器，利用先进变频节能技术，在上海奉贤全国最大的磷肥生产厂家青村磷肥厂实行球磨机节能改造。实践证明，通过一系列的技术和管理措施把球磨机能耗降到最低，即保护环境又为企业创造经济效益，企业至少可以减少5～10%的经营成本。
二、球磨机的工作原理
   在化肥生产企业里，球磨机由于功率比较大，占据了企业总用电量的80％以上的 ，　各类球磨机的基本结构大体上是相同的，只是它们的某些部件有所不同，磨机一般均由筒体，衬板，给料器，排料器，空中轴，轴承，传动装置，和润滑系统组成。
三、该磷肥厂球磨机系统存在的问题
该球磨机为一台130KW 2极电极，采用简单的自耦降压启动，启动电流特别大能达370A，工作时的电流为240A左右，对设备和电网的冲击很大 ，易造成物料的过度研磨，所需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大.机械设备的生产维护量也大，而且电的损耗量相当惊人，这必然给该厂带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费，所以随着社会经济的发展及政府节能减排工程的推扩，球磨机原来的启动方式弊病已暴露无疑，经常的维修严重地阻碍了该企业的生产效益。这就促使人们去研制启动平滑、研磨效率较高、产量大、能耗低的球磨机——威尔凯变频控制球磨机。
三、球磨机变频调速节能控制系统的工作原理。
系统性能要求
    根据原工况存在的问题并结合磷肥厂生产工艺要求，改造后的球磨机系统应满足以下要求:
1：改造后的设备要有足够的起动转距，满足球磨机装载量大的要求，并保证设备在变频运 行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒功率特性；
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要求，延长球磨机及电动机的使用寿命，减少维护。
变频器选型
   根据上述原则，选择采用威尔凯电气（上海）有限公司的WKS矢量型变频器,该系列变频器有以下特点：
本系列是采用新一代SVPWM波形生成技术的变频器，低速额定转矩输出，带载能力强， 低速时可达到180%的额定转距输出
具有多种转矩提升及V/F曲线可设定，多种加、减速模式可选择，内置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。
电压等级多种功率规格齐全，性能可达到国外同类产品水准。
频率精度高，可使运转平稳,满足设计要求；
系统电路如下：
 
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，，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，皮带等机械件的使用寿命，减少了维修费用。
利用变频调速技术改造了该球磨机的拖动系统，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，起动力距足够，保护功能完善。保证了工艺控制质量、节约了维护成本。
该变频器球磨机使用变频调速后，起动电流可比原先小5倍以上，（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180A～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跳闸或故障，在同样的电网容量下，并可增加装机台数。
内置PLC多段速自动运行功能，可以通过变频器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。
球磨机变频调速节能系统的节能效果一般可达12%～15%左右。
四、投资与回报
    该厂已安装了16台威尔凯公司的大功率变频器。以其中的一台40吨球磨机为例，电动机功率为132 kW，实际使用功率为115KW,每天工作18小时，每月工作30天，这样原球磨机每月用电量为：115 kW×16小时×30天＝55200 kW.h（度），在安装了球磨机专用变频节能控制系统后节电率可达15.6%，每月可节省电费为：55200×14.6%×0.65元/度＝5238.48元。若以每台变频器投资为5.5万元计算，投资回收期为55000÷5238.48＝10.5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，一年以后即为纯回报期，也即年节电收益在5.5万元左右。
七、结束语
在我国化肥行业，球磨机被大量使用，是物料粉碎的不可缺少的重要生产设备。实践证明，威尔凯电气（上海）有限公司生产的WKS系列变频器用于化肥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!