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劈开砖陶瓷厂原料车间电耗能的控制

文章出处:大红鹰dhy0088 人气:发表时间:2016-10-08 15:19:00

劈开砖陶瓷厂原料车间电耗能的控制


在陶瓷行业原料车间是耗电大户,如何充分地利用能源,降低用电量对陶瓷制品成本的控制有着巨大意义。因此,在原料车间的现场管理工作中,对车间用电的各个环节,都应尽可能地降低车间用电总量。但最佳球磨效率的控制方式,需要我们在生产中进行长期的观察和实验,从而不断地寻找更佳的生产方法,达到节约用电的目的。

劈开砖

一、球磨机使用变频器的节电效果


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。如果球磨机的转速适当,则能使研磨工作以较快的速度和在较高的效率下运行。如果过快则由于离心力太大,研磨体紧贴在筒体内壁不会沿抛物线轨迹落下,不能给物料以有效的粉碎。反之,转速过慢,在单位时间内研磨体对物料作用的次数就减少,同时研磨体上升高度不足,落下时对物料的功用也少,研磨速度和效率则会偏低。控制研磨体的运动,是球磨机节能改造成功的关键。


物料在投入球磨机初期,是不规则、不同形状的,在此情况下,球磨机以工频50Hz运行,但经过一段时间的研磨,物料的形状被粉碎,填充到研磨体的空隙内,而此时球磨机继续以工频50Hz运行,只能使少量的物料得到研磨,产生这种现象的原因是颗粒越细,颗粒上的微裂纹等缺陷越少,不易形成应力集中,颗粒愈难粉碎。如果改变球磨机的速度,让球磨机的转速降到一定速度使研磨体与物料充分接触摩擦,则可大大提高球磨机研磨效率;但是如果不合理的降低球磨机的转速,不仅达不到预期的研磨效率,反而会适得其反。因此合理的根据研磨介质与物料粒度大小的关系调整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。


早期的球磨机采取的自耦降压启动方式,起动电流能达到电机额定电流的6-7倍,后期改进后采用软启动方式,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太大,电压波动也大,功率因数急剧下降,启动过程中电量消耗很大;同时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,大大降低设备的使用寿命。


针对以上球磨机存在的种种因素,经过众多电气设备公司的技术人员与研发人员的长期跟踪测量,研发出新型的球磨机节能控制柜,它具备多段速输出,可调和自动跟踪的转矩补偿功能,可将球磨机的启动电流控制在电机额定电流的2倍以内,矢量控制电机负载状况,使电机始终作有用功,降能耗降至最低。


二、VF与矢量控制


VF控制中“VF”是“V/F=常数”的简称,其中V指变频器输出到电机的电压有效值,F指变频器输出到电机的频率。“V/F=常数”指在电机调速控制过程中,变频器输出到电机的电压有效值V与频率值F之比是恒定的常数,所以成为“恒压频比”控制方法。


在VF控制过程中,变频器只是简单的根据用户设定的频率输出相应的电压值,对电机的实际运转速度、电机电流、电机输出转矩并不关注,属于典型的开环控制。


矢量控制是“磁通矢量定向控制”的简称,指通过对电机的磁通、电压、电流等的矢量变换,将交流电机等效成一个直流电机进行控制,这样就可以像控制直流电机一样来分别控制电机的磁通和力矩。虽然在矢量控制过程中,变频器输出到电机的电压也是随频率的增加而增加,但该方法实际控制的是电机的磁通和力矩,在控制过程中,可以保证电机的磁通准确的在设定的磁通值,并根据负载大小控制电机的输出转矩,相比来讲VF控制只是为了保证电机磁通恒定而进行的近似控制,根本不能保证电机磁通恒定,也无法控制电机的转矩。


矢量控制的主要优点有:电机低速运行时,可以保证输出额定力矩的1.5倍;电机的实际转速与设定速度偏差很小,稳速精度高,而VF控制由于是开环控制,没有对速度闭环控制,所以速度精度没有保证;在同等负载情况下动态响应比VF快; 在同等负载情况下,电机输出电流小,对电机和变频器的可靠性更有利。


三、球石的添加对球磨效率的影响


利用“黄金分割”定率确定,即球:料:(水+空气)=1.618:1:0.618; “黄金分割”是一种最佳的分配原则,其实所有事物都在追求和谐美,球石和球料水空气比也不例外。但是依照黄金分割取的分配比例是理论比例和最佳比例,具体实际情况还要根据原料、球石、磨机情况来定。


原料包括主体原料和助剂原料,助剂包括减水剂、增强剂和助磨剂,有时助磨剂和减水剂是一体的。主体原料也分为三类,即脊性原料、剂性原料和塑性原料,一般进入料场的原料根据形态分为,石粉、石粒、砂、土和泥,比较难球磨的原料集中在前三者即石粉、石粒和砂,尤其是粒度大、硬度高的石粒是湿法球磨的难点,而北方由于加入了块度较大的硬质粘土如碱石,就人为引入了较大规格的球石,这是一种典型案例。而塑性原料、助剂、水和空气就是帮助这些硬质的原料悬浮、粘附、冲刷、剥离的剂,有了这些剂的帮助,就提高了效率。


利用金字塔原理和“黄金分割”定率确定,考虑球磨机的径向动态运动,小球石:中球石:大球石=(1.618+1+0.618)2-(1+0.618)2:(1+0.618)2-0.6182:0.6182,换算为百分比为:小球石75%,中球石21.35%,大球石3.65%。


球石包括天然的和人工的,天然的球石就是燧石质的鹅卵石,它的形状和缺陷影响了效率,所以现在很多厂已经开始用人工的了,譬如人工的燧石质鹅卵石、中铝球(包括机制和手工)和高铝球,不过高铝的很少用于坯体粉料制备,多用于高白、高透面料。人工燧石质鹅卵石是近几年陶瓷厂多了才出现的事情,原因有两个,一是燧石内衬加工厂为了综合利用,将加工内衬的下角料加工成球石,二是天然燧石质鹅卵石确实少了。针对应用最广泛的中铝球石和燧石质鹅卵石,应该区分对待。


中铝球石以氧化铝含量分有60球和70球,即氧化铝含量超过60%的瓷球和氧化铝含量超过70%的瓷球,以制造方法分有手工球和机制球,在质量有较大区别,购买使用时要慎重。中铝球规格有20mm,30mm,40mm,50mm,60mm,70mm;无论是60球石还是70球石一般选取30mm,40mm,50mm,60mm规格居多;目前一般中铝球石的添加比例为2:3:3:2或者3:3:2:2,求是添加比例的具体确定是需要根据物料的粒度和硬度来决定的,需要现场工作着灵活掌握。相比中铝球,燧石质鹅卵石由于直径和形状不规则,且由于球石比重低、硬度低、易出现裂纹等瑕疵,一般采用40mm,60mm,70mm的球石,比例为4:3:3。


球石总量受配方组成有关,如果配方减水较好,水分可以控制在降低值,那么要么可以提高入球原料吨数,要么可以提高入球球石吨数,也就是说60吨球磨机装料干重不一定是60吨,当是建议根据配方硬质料的比例和硬度适当调整。


总之,球料水空气比和大中小球石有规则可依,但又不能因循守旧,要在变化中寻求最佳值。球石的硬度、比重、形状和级配与泥浆的水分、粘度变化构成了湿法球磨机节能动态系统。

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