球磨機的三種節能策略

球磨機是磨礦過程中必不可少的設備，球磨機基本上都屬于低速重載設備，且要求具有一定的恒轉矩，以滿足球磨機裝載量的要求。球磨機筒體的轉速太低或太高，都會降低鋼球對物料的研磨效率。球磨機節能策略與控制方法的系統結構如圖1所示。節能策略控制系統結構主要由3部分組成:軟啟動、主回路、控制回路。球磨機啟動時，電機采用電壓斜波啟動;電動機輕載運行時維持電壓、電流的相位差在一定的水平;系統出現故障時以市電運行，形成一個完整的電控系統。

1、球磨機輕載降壓節能控制方法

球磨機輕載降壓節能控制方法是在控制系統中的主回路采用雙向晶體管相控調壓，控制回路由雙閉環構成，外環通過對取自三相電網的同步信號過零檢測，與代表電機電流過零的晶體管上電壓比較，形成電流滯后電壓角度，讓實測的角度SP與給定的功率因數角甲、相比較，差值信號進行調節，產生晶體管移相觸發角a;內環通過晶體管相控輸出電壓值Up:與低電壓值U;二相比較，以不低于U;:為信號，參與晶體管移相觸發角口的修正，以保證球磨機電動機端電壓降到低時，其轉矩能帶動負載，系統正常穩定運行。

利用電動機負載變化時電流滯后電壓角度發生變化機理，將檢測出的電流滯后電壓角度作為信號去控制晶體管的導通角，從而控制球磨電機的端電壓，使加在電機上端電壓跟隨負載變化而變化，而使功率因數能保持在一個恒定的值上，電動機轉速幾乎不變的球磨機輕載降壓節能控制系統框圖如圖2所示。

2、球磨機提高功率因數節能

電動機的能耗包括定子銅耗、轉子銅耗、摩擦損耗、鐵耗、雜耗及有效功率.其中定子銅耗、轉子銅耗和鐵耗可以通過供給球磨電機電源電壓的合理調控，在滿足負載有效功率需求前提下，使定子銅耗、轉子銅耗和鐵耗減小。

將維持球磨機工作的定子電流分解為直角坐標系下兩個垂直分量:阻性電流IR:分量及感性電流IM:分量.感性電流分量依賴于電壓和磁通密度，在額定電壓下，磁場消耗的能量保持恒定，與負載所需的轉矩無關.支持負載轉矩的能量取決于阻性電流lit:分量，在滿電壓情況下負載轉矩變化引起的定子電流變化實質是阻性電流IR;的變化.隨著負載轉矩的減小，功率因數角隨之增大。圖3為恒壓供電方式下球磨機電機定子電壓電流矢量圖。由于電機運行在恒壓供電方式，所以電機的磁場耗能維持不變，即感性電流IM:分量維持不變，隨著負載減小，阻性電流分量IR，隨之減小，這就是電動機輕載低功率因數的原因。當負荷發生變化時，對異步電動機采用降壓恒功率因數供電方式，通過調整供電電壓來調整感性電流IMI分量，不僅能夠減少鐵耗，還可減少定子、轉子的銅耗，從而達到節能的目的。圖4為負荷變化時變壓恒功率因數供電方式下定子電壓電流關系矢量圖。

球磨機電機輕載運行時維持電壓、電流的相位差在一定數值上，始終將功率因數保持在某一較高的恒定水平，減少了無功功率，降低了線路壓降和電動機本身電能損耗，提高了用電效率。

3、球磨機軟啟動節能

球磨機電動機啟動時，啟動電流約為6-8倍額定電流.不但電能損耗十分驚人，而且啟動時會對電機和供電電網造成嚴重的沖擊，造成電網電壓的波動，對電網容量要求過高，另外，啟動時所產生的大電流和激烈振動對電機以及設備的機械使用壽命也有極大影響。球磨機采用軟啟動后，可以有效地將啟動電流限制在一定的波動范圍內，從而大大降低啟動損耗、有效地減小采用軟啟動前電動機對設備的機械沖擊和對電網大電流沖擊。根據球磨機的機械特性，啟動策略采用旁路雙斜坡軟啟動，圖5是雙斜坡軟啟動的控制系統結構圖。輸出電壓先迅速升至電動機啟動所需的轉矩所對應的電壓值U，然后按設定的速率逐漸升壓，直至達到額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據負載情況調整。雙斜坡軟啟動的特點是啟動轉矩相對較大，啟動時間相對較短，適用于球磨機的啟動要求。當啟動完畢，甩開雙斜坡軟啟動設備，以避免不必要的電能損耗。

電機控制是一個非線性控制問題，變頻器在基頻以下調節電動機的轉速可節能，節能的幅度與調速的范圍有關，但對球磨機速度可調范圍不大，節能效益不明顯。從球磨機節能運行的角度出發，在滿足相同負載功率前提下，按能耗尋優目標的功率因數，確定合適值調整電壓，以減少電機輸人有功功率的控制系統，采用降壓提效，以旁路雙斜坡軟啟動的控制方法改善球磨機的啟動性能，從而以輕載降壓來提高球磨機的運行效率。通過實驗數據表明，該節能策略與控制方法是可行的，對球磨機節能運行起到作用。