前言
在我國陶瓷行業(yè)，球磨機是陶瓷工業(yè)粉磨陶瓷原料的重要設備。球磨機通常采用籠型異步三相電動機通過液力耦合器、齒輪傳動裝置、皮帶傳動裝置等驅動筒體以適宜的轉速旋轉，從而達到粉磨陶瓷原料的作用。
球磨機的負載特點是:啟動轉矩大，筒體須裝載后才能起動;負載變化隨料筒內的物料變化;負載的慣性大，回饋能量較大。變頻器起動方式具有起動電流小、起動轉矩大、起動平穩(wěn)和起動參數靈活可調節(jié)等優(yōu)點，廣泛應用于陶瓷工業(yè)球磨機的起動與控制中。
一、生產工藝
球磨機主要由圓柱形罐體、傳動皮帶、電機、控制柜等部件組成(見圖1)。罐體內裝有研磨介質，通常為直徑25～150mm的鋼球或鋼棒。當罐體內填充滿原料(各種砂石、粘土、棕櫚球)后加水，啟動球磨機。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研磨過程，在不同的轉速下，筒體內的鋼球和物料的運動狀況各不相同。在啟動過程中，由于轉速較低，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，沿斜面滑下，形成斜坡。當斜坡的傾斜角到達自然休止角，研磨體在重力等作用下沿斜坡滾下，形成一種稱為瀉落式的狀態(tài)。在這種狀態(tài)中，物料主要在研磨體相對運動時產生的碰擊和研磨作用下被粉碎。
當球磨機轉速較高時，研磨體隨筒體上升到一定高度后被拋落，這種狀態(tài)稱為拋落式。在這種狀態(tài)中，物料主要在研磨體拋落時的碰擊以及部分研磨作用下被粉碎。
圖1 球磨機
二、控制系統(tǒng)配置
控制系統(tǒng)配置見圖2。
(1)電機：額定功率250KW，額定電壓380V，額定電流455A，額定轉速980r/min;
(2)控制系統(tǒng)：FX2-128MT;
(3)變頻器：臺達355KWC2000產品，VFD3500C43A。
圖2 控制系統(tǒng)配置
電機控制采取了變頻控制同工頻控制相結合的方式。在啟動過程中，電機由變頻器控制，可以解決啟動電流大的問題，減少機械沖擊。由于球磨速度始終比較高，在運行到50HZ之后，可以切換到工頻運行，變頻器繼而可以啟動下一臺電機。所以，在控制系統(tǒng)中，設計了由PLC控制切換的旁路系統(tǒng)。
三、臺達變頻器C2000系列
臺達高級磁通矢量變頻器C2000系列具有以FOC控制為核心的高效能變頻驅動技術，以及多元化的驅動控制及模塊化設計，故障率低，功率范圍0.75～450KW，可滿足大多數的應用要求。其主要特點：
(1)感應電機與同步電機控制一體化;
(2)內置10k步容量PLC，支持多種編程語言和編程指令;
(3)中文LED面板，操作方便，美觀大方;
(4)模塊化設置，可拆卸的風扇、控制端子，可選擇搭配各種總線模塊、IO模塊、回饋模塊，擴展應用領域，滿足不同要求;
(5)先進的再生能量解決方案，除傳統(tǒng)的制動電阻方案，還支持能量回饋單元以及DC-BUS直流母線并聯共享等方案，可高效利用回升能量。
四、變頻器控制
球磨機變頻器控制，在啟動初期，由于負載不均衡，在重載一側下落時，罐體拖動電機產生能量回升，導致變頻器直流母線電壓過高，變頻器會出現加速中過電壓報警。針對這種狀況，一般廠家會通過加能量回升裝置，或者加大變頻器中間電容解決過壓問題。C2000系列產品獨特開發(fā)設計的TEC功能，使之在不需要擴展硬件的基礎上，可解決過壓問題。
采用TEC功能之前，在啟動過程中，隨著負載從高處的不斷下落，直流母線電壓持續(xù)升高，最終超過限值而報警停機(見圖3)。
圖3 采用TEC功能之前的過壓問題
如圖4所示，采用TEC功能之后，藍色為直流母線電壓，綠色為輸出電壓，紅色為輸出頻率。可以看出，在啟動過程中，通過階段性釋放能量的方式，使直流母線電壓緩慢升高，并且在升高后可以快速回復到正常值。
圖4 采用TEC功能之后
結論
本文介紹了臺達C2000系列產品在陶瓷行業(yè)球磨機上的應用經驗。經實際運行證明，應用變頻器控制方案，可使設備運轉平穩(wěn)，調速方便可靠。引入TEC功能之后，可解決加速過程中的過電壓問題，減少制動單元等能量回升物品的成本投入，效果可靠，推廣可行性高。
（轉載）
