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球磨机的三种节能策略

更新日期:2017-01-19 11:43:47浏览次数:3408作者:lynn
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球磨机是磨矿过程中必不可少的设备,球磨机基本上都属于低速重载设备,且要求具有一定的恒转矩,以满足球磨机装载量的要求。球磨机筒体的转速太低或太高,都会降低钢球对物料的研磨效率。球磨机节能策略与控制方法的系统结构如图1所示。节能策略控制系统结构主要由3部分组成:软启动、主回路、控制回路。球磨机启动时,电机采用电压斜波启动;电动机轻载运行时维持电压、电流的相位差在一定的水平;系统出现故障时以市电运行,形成一个完整的电控系统。

球磨机节能策略图

1、球磨机轻载降压节能控制方法

球磨机轻载降压节能控制方法是在控制系统中的主回路采用双向晶体管相控调压,控制回路由双闭环构成,外环通过对取自三相电网的同步信号过零检测,与代表电机电流过零的晶体管上电压比较,形成电流滞后电压角度,让实测的角度SP与给定的功率因数角甲、相比较,差值信号进行调节,产生晶体管移相触发角a;内环通过晶体管相控输出电压值Up:与低电压值U;二相比较,以不低于U;:为信号,参与晶体管移相触发角口的修正,以保证球磨机电动机端电压降到低时,其转矩能带动负载,系统正常稳定运行。

利用电动机负载变化时电流滞后电压角度发生变化机理,将检测出的电流滞后电压角度作为信号去控制晶体管的导通角,从而控制球磨电机的端电压,使加在电机上端电压跟随负载变化而变化,而使功率因数能保持在一个恒定的值上,电动机转速几乎不变的球磨机轻载降压节能控制系统框图如图2所示。

降压节能图

2、球磨机提高功率因数节能

电动机的能耗包括定子铜耗、转子铜耗、摩擦损耗、铁耗、杂耗及有效功率.其中定子铜耗、转子铜耗和铁耗可以通过供给球磨电机电源电压的合理调控,在满足负载有效功率需求前提下,使定子铜耗、转子铜耗和铁耗减小。

将维持球磨机工作的定子电流分解为直角坐标系下两个垂直分量:阻性电流IR:分量及感性电流IM:分量.感性电流分量依赖于电压和磁通密度,在额定电压下,磁场消耗的能量保持恒定,与负载所需的转矩无关.支持负载转矩的能量取决于阻性电流lit:分量,在满电压情况下负载转矩变化引起的定子电流变化实质是阻性电流IR;的变化.随着负载转矩的减小,功率因数角随之增大。图3为恒压供电方式下球磨机电机定子电压电流矢量图。由于电机运行在恒压供电方式,所以电机的磁场耗能维持不变,即感性电流IM:分量维持不变,随着负载减小,阻性电流分量IR,随之减小,这就是电动机轻载低功率因数的原因。当负荷发生变化时,对异步电动机采用降压恒功率因数供电方式,通过调整供电电压来调整感性电流IMI分量,不仅能够减少铁耗,还可减少定子、转子的铜耗,从而达到节能的目的。图4为负荷变化时变压恒功率因数供电方式下定子电压电流关系矢量图。

球磨机电机轻载运行时维持电压、电流的相位差在一定数值上,始终将功率因数保持在某一较高的恒定水平,减少了无功功率,降低了线路压降和电动机本身电能损耗,提高了用电效率。

3、球磨机软启动节能

球磨机电动机启动时,启动电流约为6-8倍额定电流.不但电能损耗十分惊人,而且启动时会对电机和供电电网造成严重的冲击,造成电网电压的波动,对电网容量要求过高,另外,启动时所产生的大电流和激烈振动对电机以及设备的机械使用寿命也有极大影响。球磨机采用软启动后,可以有效地将启动电流限制在一定的波动范围内,从而大大降低启动损耗、有效地减小采用软启动前电动机对设备的机械冲击和对电网大电流冲击。根据球磨机的机械特性,启动策略采用旁路双斜坡软启动,图5是双斜坡软启动的控制系统结构图。输出电压先迅速升至电动机启动所需的转矩所对应的电压值U,然后按设定的速率逐渐升压,直至达到额定电压。初始电压及电压上升率可根据负载情况调整。双斜坡软启动的特点是启动转矩相对较大,启动时间相对较短,适用于球磨机的启动要求。当启动完毕,甩开双斜坡软启动设备,以避免不必要的电能损耗。

电机控制是一个非线性控制问题,变频器在基频以下调节电动机的转速可节能,节能的幅度与调速的范围有关,但对球磨机速度可调范围不大,节能效益不明显。从球磨机节能运行的角度出发,在满足相同负载功率前提下,按能耗寻优目标的功率因数,确定合适值调整电压,以减少电机输人有功功率的控制系统,采用降压提效,以旁路双斜坡软启动的控制方法改善球磨机的启动性能,从而以轻载降压来提高球磨机的运行效率。通过实验数据表明,该节能策略与控制方法是可行的,对球磨机节能运行起到作用。

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