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球磨机设备的输入功率主要消耗分析

日期:2013-09-15  作者:网站管理员  浏览 QQ留言1151202703 联系电话:13849116116
导读:1、传动功率    传动功率如减速机或皮带传动、轴承摩擦、球磨机简体皮带传动等,约需消耗 球磨机 设备 输入功率的10%左右。 传动功率也即传动效率,良好的机械设计可以适当提高传动效率,节约能耗。根据《机械设计手册》:皮带传动的效率是95%-97%,齿轮传动的传动效率是99%以上,液力耦合器传动效率是96%-97%,则减速机或皮带传动单元的输出效率如下: (1)皮带传动单元:两级传动,输出效率=96%96%=92.2%; (2)齿轮箱传动单元:两级传动,使用液力耦合器,输出效率=99%99%=

1、传动功率
  
传动功率如减速机或皮带传动、轴承摩擦、球磨机简体皮带传动等,约需消耗球磨机设备输入功率的10%左右。

传动功率也即传动效率,良好的机械设计可以适当提高传动效率,节约能耗。根据《机械设计手册》:皮带传动的效率是95%-97%,齿轮传动的传动效率是99%以上,液力耦合器传动效率是96%-97%,则减速机或皮带传动单元的输出效率如下:

(1)皮带传动单元:两级传动,输出效率=96%×96%=92.2%;
(2)齿轮箱传动单元:两级传动,使用液力耦合器,输出效率=99%×99%=94.6%;
(3)齿轮箱传动:两级传动,不使用液力耦合器,输出效率99%×99%=98% 。

所以齿轮箱传动均比皮带式传动效率高,如果能将皮带传动单元和减速箱传动单元改为齿轮传动、同步带传动或其它更高效的传动,将有利于球磨机的节能。

2、电机损耗

电机的损耗约占5%左右。与负载大小有关的电机损耗,包括定子损耗(铜绕组损耗〉、转子损耗(滑差损耗八扩散损耗(在电动机不同零部件中)等,是与电流强度的平方成比例的;其与负载无关的电动机损耗包括:幕布衔接涡流电流引起的损耗(铁芯损耗)、机械损耗〈摩擦)等。所以优良的电机,应该能够有效减少其损耗。

表1摘自国标 GB18613-2006《中小型三相异步电动机能效限定僮及能效等级》,并做了相关计算。

球磨机设备的输入功率主要消耗分析

可见,不同能效等级的电动机,效率相差较大。而根据有关第五届“全球电机系统能效论坛”上的信息,目前中国电机节能状况不容乐现,八成以上的电机产品效,比国外先进水平低2%-3%。目前国内广泛应用的Y系列电动机的效率平均值为87.3%;而美国高效电动机的效率平均值为90.3%,其超高效电动机的效率平均值则为91.7%。因此,相对现有的球磨机的电动机,改用高效电动机后其节能效果还有可能继续扩大,对40t球磨机、132 KW、4级电机,最大可节能4%。

由电机运行特性可以知道,电动机在额定运行时效率最高,功率因数最高;轻载运行时效率降低,电机的电能浪费较大;而且功率因数也降低,空载时功率因数甚至可降到0.3以下。

大多数风机、泵类设备在凋节流量和压力时,如果是用挡板或阀门凋节,这时输入功率变化不大,大量能量以压差的形式损耗在挡板和阀门上了,不仅能耗大,而且挡板、阀门容易磨损损坏,噪声也大。此时使用变频控制,使电动机根据负载自动调速,可有效解决大马拉小车的问题,节能非常明显。但球磨机节能方式有别于此,根据笔者对球磨机运行过程的观察,其电流基本是从大到小的曲线,但大小仅差约5%,基本属于横转矩性质的机械。球磨机要达到较好的球磨效果,其速度应该是一个确定值,在这个确定值的范围内,球磨机的输入功率并没有浪费在如同风机闸板类似的设施上,所以,在普通球磨机现有的状况下,通过主动调整球磨机转速而显著节能是不可行的。

但是,由于球磨机属于重载启动,这一点决定了球磨机设计选型时,电机需要适当选大一些,比如,同样是40t球磨机,各厂家选用的电机分别有110kw、132kw、160kw、200kw,,既是要针对中铝、高铝等不同比重的研磨体的需要,也是确保球磨机在各种情况下均可以正常启动的需要,所以,采用变频调速具有重要意义。

(1)球磨机启动平稳,启动时的电流限制在1.5倍额定电流左右,对不同类型的电动机可选在1.25-2倍额定电流之间,比直接启动时的4-7倍额定电流小得多。此外,启动转矩也可剁节在额定转矩的0.7-1.2倍之间,使电动机可以全负载启动,没有对电网的电流冲击,机械部件间的冲击也缓和很多,有利于延长机器寿命、减小维护成本。

(2)由于变频器中有直流电容器的隔离作用,使输入侧的功率因数接近于1.0,电动机的励磁无功电流由电容器提供,这样可以节省很大的一块电网容量,一般可节省30%左右。所以很多大容量设备进行变频阀速改造后,可以增加不少新设备而不需扩容。不过需要注意的是,这并不等于节能。

(3)有一定的节能效果:一是启动无需与负载特性相匹配,整个启动过程转速可控制在同歩转速附近,运行启动的时间短、启动时能耗低;二是解决大马拉小车的问题。但总体来说,节能的幅度很有限,远小于15%。

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