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一、概述：
      在粉磨工藝中最主要的設備就是球磨機，采用變頻調速傳動，其本上還是空白。其原因是，球磨機工作時料筒的轉速是恒定的，即使要變化，變化的范圍也不大。球磨機的電氣傳動方式為，三相交流鼠籠異步電機—液力偶合器—齒輪減速器—皮帶輪減速器，或三相交流鼠籠異步電機—齒輪減速器—皮帶輪減速器，一般球磨機的料筒作為了減速器的皮帶輪使用。球磨機重載起動時，若傳動環節中無液力偶合器，即使使用自耦減壓起動器或星—三角啟動器，對電網也會造成較大的沖擊，并且經常出現起動困難。為緩沖起動時的沖擊，傳動環節中加入了液力偶合器，這樣可在任何狀態下順利起動球磨機。

二、球磨機的臨界轉速和最佳工作轉速

     球磨機的轉速直接影響到鋼球和物料的運動狀況及物料的磨制過程。在不同的轉速下，筒體內的鋼球和物料的運動狀況不同.若轉速比較低時，鋼球和物料隨筒體內壁上升，當鋼球和物料的傾角等于或大于自然傾角時，鋼球沿斜面滑下，不能形成足夠的落差，鋼球對物料的磨碎作用很小，這種情況效率很低。如果筒體的轉速很高，由于離心力的作用，以致物料和鋼球不再脫離筒壁，而隨其一同旋轉。產生這種狀態的最低轉速稱為臨界轉速。這時鋼球沒有撞擊作用，物料只受到輕微的研磨，效率也很低。當筒體的轉速處于上述二者之間時，鋼球被帶到一定的高度后沿拋物線落下。此時鋼球對筒底的物料產生強烈的撞擊作用，效率最高。效率最高時的工作轉速成為最佳工作轉速。

     球磨機消耗的電功率與電機的轉速的一次方成正比，因此，用變頻器在基頻以下調節電機的轉速可節能，節能的幅度與調速的范圍有關。根據不同的情況有不同的調解范圍，采用變頻調速理論上節能的幅度在0~11%之間。

三、電動機的效率

     某球磨機的電機為90kW，正常運行時電機電流為80~110A，負載率62%。由于負載率不高，電機的效率也要降低。正常運行時，電機的功率不會超過55kW，考慮到球磨機是重載起動，為保證順利起動適當加大電機的容量是必要的。從表面上看，似乎有較大的節能空間。實際上，為不影響球磨機的生產效率，如采用變頻調速時,變頻器的輸出頻率仍然是50Hz，即使需要調速時,也不可能大范圍的調節，頻率小范圍的降低，節約能量有限。現在的變頻器一般都有“節能運行”功能,變頻器運行頻率不變的條件下自動調節其輸出電壓，使電動機的效率提高。

四、電動機的調壓節電

     如上所述，處于輕載的電動機可用調節供電電壓的方式提高效率，由GB12497《三相異步電動機經濟運行》強制性國家標準實施監督指南中的計算公式

     由此可見，球磨機變頻節能運行節約的電能有限，這是因為電動機的效率本身已經很高，額定效率93.5.5%，調節電壓只能降低銅損，鐵損和雜散損耗，僅僅是降低而已，而且占總損耗比例較大的機械摩擦損耗 基本上不變, 因此電機效率提高很有限，如本例節約有功功率0.27（kW），節電率極低。但是，加裝變頻器后，變頻器的效率也不是100%，這樣不但不節能反而耗能。對于變頻改造后還是要求50Hz運轉的設備，不論是恒轉矩特性的負載，還是風機、水泵平方轉矩特性的負載,僅從節能考慮沒有意義。改造的目的應該是提高設備的性能和提升設備的自動化水平，這樣不僅使的生產率提高，而且產品質量也能得到保障。這樣的工況在實際生產中比比皆是，如水泥廠和瓷磚廠的球磨機，料筒的轉速由計算或實驗數據確定，一般為16r/min~18r/min，轉速偏離都會不同程度影響球磨機效率，因此這類機械設備即使裝上變頻器，運轉速度如果和原來的速度相同就沒有節能。

五、液力偶合器和變頻調速節能

     液力偶合器是通過控制工作腔內工作油液的動量矩變化，來傳遞電動機能量，電動機通過液力偶合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力偶合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載。液力偶合器有調速型和限矩型之分，前者用于電氣傳動的調速，后者用于電機的起動。系統中的液力偶合器在電機起動時起緩沖作用，其效率理論值為95%，變頻器的效率為96%，也就是說，在傳動環節中去掉液力偶合器，用交流調速變頻器驅動球磨機電機，可以在額定電流或略高于額定電流下順利起動球磨機，并且，理論上效率可以提高1%。實際上液力偶合器的效率與液力偶合器腔內注入油量有關，在運轉過程中液力偶合器有一定的溫升，存在密封不嚴有泄漏等因素，其效率一般小于理論值95%。

     現場有就地補償電容，電機的功率因數比較高，用變頻器后去掉就地補償電容，由于變頻器本身的功率因數較高，因此，系統的功率因數變化不大。這樣，節電率應在5%左右，加上前面的1%，共有6%的節能。

六、總結：

     球磨機的節能目前從上述三方面考慮，根據實際情況調節工作轉速，理論上有0~11%的節能；利用變頻器的節能模式調節有較少的節能；在傳動環節中使用液力偶合器，去掉液力偶合器使用變頻器的節電率為6%，由此可見，采用綜合性的節能措施，對球磨機進行變頻改造還是可以達到一定節能的目的。