安川變頻器的應(yīng)用 第2講 安川變頻器在球磨機中的應(yīng)用

浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李方園

球磨機一般采用簡單的工頻控制,易造成物料的過度研磨,所需研磨周期較長,研磨效率較低,單位產(chǎn)品功耗較大,啟動電流大,對設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊很大,機械設(shè)備的生產(chǎn)維護量也大。本文主要闡述了安川變頻器在球磨機中的應(yīng)用。

變頻器；球磨機；旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

1 工程概述

球磨機在水泥、陶瓷、冶金企業(yè)里被大量使用，是物料粉碎不可缺少的重要生產(chǎn)設(shè)備。球磨機一般功率都較大，工作效率又很低，占據(jù)了企業(yè)總用電量的80%以上，成為上述行業(yè)最大的耗電設(shè)備之一，因此降低球磨機的能耗是上述行業(yè)降低成本，提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。

如圖1所示，球磨機主要由傳動裝置、筒體裝置、加料裝置、卸料裝置及電氣控制裝置等組成，分給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機、小傳動齒輪、電機、電控）等主要部分，其主體是一個水平裝在兩個大型軸承上的低速回轉(zhuǎn)的筒體。球磨機由電動機通過減速機及周邊大齒輪減速傳動，驅(qū)動回轉(zhuǎn)部回轉(zhuǎn)。筒體內(nèi)部裝有適當(dāng)?shù)哪サV介質(zhì)——鋼球。磨礦介質(zhì)在離心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈拋落或泄落狀態(tài)落下。被磨制的物料由給料口連續(xù)地進入簡體內(nèi)部，被運動的磨礦介質(zhì)所粉碎，并通過溢流和連續(xù)給料的力量將產(chǎn)品排出機外，以進行下一段工序處理。

圖1 球磨機的外觀結(jié)構(gòu)

2 變頻器選型與應(yīng)用說明

圖2到圖5所示為球磨機變頻器的主電路、電流測量、頻率設(shè)定與控制電路。表1所示為開關(guān)SA（LW5-15D0723/3）接點示意。

球磨機的電路設(shè)計如下：

（1）球磨機的控制分為本體和現(xiàn)場兩種，分別有相同功能的起停按鈕、指示、速度電位器。

（2）球磨機采用安川A1000變頻器進行無傳感器矢量控制以獲得更多的轉(zhuǎn)矩控制能力，起動為KA1、故障復(fù)位為KA2；頻率給定為A1電壓輸入，分為本體和現(xiàn)場兩種電位器設(shè)定值，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA進行切換。

（3）球磨機的電流是觀察負(fù)載運行的重要依據(jù)，因此設(shè)置了電流互感器TA1；同時頻率也是很重要的一個參數(shù)，也設(shè)置了頻率計Hz。

（4）變頻器一旦故障后，MA、MC閉合，帶動HA1、HA2、HR3、HR4故障電鈴和故障燈指示，可以分別通過現(xiàn)場或本體的SB6和SB3進行復(fù)位。

圖2 球磨機的主回路

圖3 球磨機的電流測量

圖4 球磨機的頻率設(shè)定

圖5 球磨機變頻的控制回路

表1 開關(guān)SA（LW5-15D0723/3）接點示意

3 變頻器參數(shù)設(shè)置和工程調(diào)試

表2所示是球磨機變頻器A1000的參數(shù)設(shè)置。

表2 參數(shù)設(shè)置

4 結(jié)束語

球磨機最大的問題就是需要增加在起動時的轉(zhuǎn)矩值（比如采用無傳感器矢量控制）外，還需要注意以下兩點：

（1）轉(zhuǎn)矩補償

轉(zhuǎn)矩補償功能是指當(dāng)電機的負(fù)載增大時，通過增大變頻器的輸出電壓來增加輸出轉(zhuǎn)矩的功能。從輸出電流檢出電機負(fù)載的增加量，通過增加輸出電壓對電機轉(zhuǎn)矩進行安全控制。變更轉(zhuǎn)矩補償參數(shù)前，請確認(rèn)是否正確設(shè)定了電機參數(shù)。

其中參數(shù)C4-01是以倍率來設(shè)定轉(zhuǎn)矩補償?shù)脑鲆妗０泊ˋ1000變頻器除了可以在V/f控制下可以直接補償定子電壓外，還可以對無傳感器矢量控制方式進行轉(zhuǎn)矩補償。這里先簡單介紹下無傳感器矢量控制方式的電流分解原理。

交流電機三相對稱的靜止繞組 a 、b 、c ，通以三相平衡的正弦電流時，所產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速ω（即電流的角頻率）順著 a-b-c 的相序旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了圖6所示的3s坐標(biāo)（s表示靜止）。然而，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，除單相以外，二相、三相、四相……等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，當(dāng)然以兩相最為簡單。圖6中繪出了兩相靜止繞組α和β，它們在空間互差90°，通以時間上互差90°的兩相平衡交流電流，也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢 F ，當(dāng)三相與兩相的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢大小和轉(zhuǎn)速都相等時，即認(rèn)為2s坐標(biāo)系中的兩相繞組與3s坐標(biāo)系中的三相繞組等效。

在兩相靜坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上，引入兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（即2r，r表示旋轉(zhuǎn)）d-q，以正確描述旋轉(zhuǎn)電動勢，其變換矩陣公式為：

Application of Yaskawa Inverter in the Mill

Generally the mill is operated by a kind of simple power frequency control. It will result in many problems, such as the more excessive grinding material, longer grinding cycle time, lower grinding efficiency, larger power consumption per unit of product, bigger starting current, larger impact on the equipment and the grid, larger maintenance. This article mainly introduces the application of Yaskawa inverter in the mill.

AC inverter；Mill；Rotating coordinate system