球磨机节能策略与控制方法

球磨机节能策略与控制方法

许美宗1赵启东2

（内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司内蒙古包头市014080）

摘要：球磨机是水泥、陶瓷、冶金以及塑料粉末生产等企业中物料粉碎不可缺少的重要设备。目前有相当多球磨机及其拖动系统还处于非经济运行状态。球磨机启动的大电流，运行的低效率，是造成球磨机工作时电能严重浪费的主要原因。针对球磨机工作特点和要求，研究球磨机节能的策略，分析并给出影响球磨机用电效率的3个关键因素：电压、转差和功率因数；在控制方法上，提出以旁路双斜坡软启动改善球磨机的启动性能；以轻载降压提高球磨机的运行效率。实验数据表明，该节能策略与控制方法的可行性。

关键词：球磨机；节能；

球磨机对于企业有着很多的用途。第一球磨机能够有效的保障选矿企业的生产应用；第二球磨机的节能降耗也能够在很大程度上降低选矿企业的生产成本，利于企业的成本控制。基于这两个方面的优点，球磨机在实际的应用中非常重要。

一、球磨机节能原理和技术特点

卧式钢球磨机的工作原理是球磨机转动时，筒体旋转产生的离心力将研磨体带到一定高度后落下，对物料产生冲击和研磨作用。根据研磨介质与物料粒度大小的关系合理的调整球磨机筒体运转速度能有效的提高球磨机的工作效率，从而起到节能的作用。早期的球磨机采用的是自藕降压启动方式，起动电流能达到电机额定电流的67倍，后期改进后采用软启动方式，但启动电流也达到了点击额定电流的4～5倍，这些启动方式给变压器电网造成的电流冲击过大，使得电压波动加大，功率因数急剧下降，同时在启动过程中电量消耗也很大，从而加速了启动控制柜内所配套的断路器、接触器等电器元件以及球磨机所配备的机械传动设施的老化程度，大大缩短了设备的使用寿命。

二、球磨机出现电耗波动的主要原因

1.球磨机的生产处理量引起的电耗波动。球磨机处理能力的水平主要的一个参数就是每小时的处理量，处理量同时也是影响球磨机生产过程中的电能消耗的指标之一。企业要想有效的控制生产成本的投入就要在设备处理量上下功夫。在球磨机电机功率一定的情况下，单位时间内的处理量越大就会导致低能耗的出现，因此提升设备物料的处理量是非常关键的，企业的生产成本的控制和处理量关系非常大。

2.球磨机的磨矿介质引起的电耗波动。作为球磨机的主要磨矿介质，大多数的选矿行业都选择钢球作为生产的磨矿介质，作为生产过称中的主要磨矿介质，钢球的形状和尺寸及硬度都会对设备的电能消耗产生影响。钢球的设备填充量太多导致设备的转动变慢；钢球的设备填充量太少就会导致设备空转运行，因此根据多年的观察，我们将钢球的设备填充量控制在百分之五十左右为宜。在设备中装入大小不合适的钢球会严重的磨损设备的衬板，因此在钢球的大小和形状上还是要符合设备的设计要求。

3.球磨机的返砂量引起的电耗波动。在闭合的磨矿生产工艺过程中，只有达到标准的合格物料才能够进入下一道工序的生产过程中，不达标的物料会返回球磨机设备中重新进行生产。返砂量越高就会导致设备的电能消耗越高，因此要有效的控制设备的返砂量。提升设备的生产能力。

4.球磨机的物料硬度引起的电耗波动。物料的硬度对磨机能耗的影响也是不言而喻的，物料的硬度越大，得到目标粒级所需磨矿时间就越长，相反，物料硬度越小，得到目标粒级所需磨矿时间就越短。磨矿时间的长短就决定了磨机的小时处理量，前已述及，因此物料硬度也会对磨机的能耗产生影响。

三、球磨机节能策略与控制方法的实现

球磨机节能策略与控制方法的系统结构如图1所示。球磨机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。

图3压供电方式下定子电压电流矢量图

图4荷变化时恒功率因数供电下定子电压电流关系

四、解决球磨机节能降耗的主要措施

关于解决球磨机节能降耗的主要措施，主要从两个方面进行分析和论述。第一个方面是通过企业生产工艺的统一调度，保障供给球磨机设备的料球力度均匀。第二个方面是生产企业要有效的保障生产过程中的矿物性质稳定，下面进行详细的分析和论述。

1.通过企业生产工艺的统一调度，保障供给球磨机设备的料球力度均匀。处理量对球磨机能耗的影响尤其是对单位能耗的影响是最直接的也是最大，因此在日常生产过程中，保证球磨机连续稳定运行很重要，只有这样才能提高磨机的小时处理量。

2.生产企业要有效的保障生产过程中的矿物性质稳定。针对物料硬度对磨机能耗的影响，只要生产组织上做到合理配矿、保证供矿性质稳定即可解决，该部分是影响相对较小，可忽略不计。

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，按能耗最小寻优目标的功率因数，确定最佳调整电压，以减少电机输入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。我国是一个正在崛起的发展中国家，发展离不开能源，而现如今能源紧缺已是摆在全世界面前的难题，如何应对能源紧缺而更好的发展节能降耗不失为一个良策。对企业而言，节能降耗是降低成本的有效途径，更是在激烈的市场竞争中拥有一席之地的不二法宝。

参考文献：

[1]李一天.球磨机节能效果的研究与应用.2015

[2]陈念.球磨机节能策略与控制方法.2015