一、引言
  在我国的陶瓷行业，球磨机被大量使用，是物料粉碎的不可缺少的重要生产设备。球磨机一般功率都较大，系统采用简单的工频控制，所需研磨周期长，研磨效率低，易造成物料的过度研磨，单位产品的功耗大，因而成为陶瓷行业最大的耗电设备之一。同时系统的启动电流大，对设备和电网冲击较大，造成机械设备的维护量也大。随着变频调速技术的快速发展，变频调速在陶瓷、水泥、冶金行业已日渐得到了广泛应用。实践证明，球磨机采用变频控制节能效果显著，可为企业创造非常良好的经济效益。本文以新科瑞C500系列变频器为例，介绍了球磨机的一种变频控制应用方案。

图1 球磨机现场

二、工艺介绍
  1、球磨机主要由传动装置、筒体装置、给料装置、卸料装置及电气控制装置等组成。设备运行时由电气控制装置驱动电动机，然后再通过减速机及周边大此轮的减速传动，拖动筒体装置回转。筒体装置内部装有的物料和研磨体在回转时产生的离心力和摩擦力的作用下，被提升至一定高度后沿近似抛物线的轨迹落下来冲击和研磨筒体底部的另一部分物料，并产生一定的轴向运行促使物料研磨和混合均匀。研磨完成的物料最后通过卸料装置排除筒体，以进行下一段工序处理。结构工艺如下图2所示。

1-电机 2-离合器 3-减速器 4-摩擦离合器 5-大齿轮 6-筒身 7- 加料口 8-端盖 9-旋塞阀 10-卸料管 11-主轴头 12- 轴承座 13-机座 14-衬板 15- 研磨

图2 球磨机结构

技术指标：
■球磨机在运行过程中负荷波动大，要求变频器过流、过载、限流功能强；
■球磨机启动时负荷非常重，要求点动即可将球磨机运行到任何位置；
■球磨效果最佳的情况下，较大程度的节电。

  2、在球磨机中，研磨体的运动状态与筒体的转速和研磨体与筒体内壁的摩擦因素等有关系。研磨体在筒体中的运动状态基本上可以分为： 

  a.泻落式运动状态：当球磨机转速较低时，全部研磨体可以看成是一个松散的“团块”，“团块”的界面随着筒体的转动而沿着转动方向不断向上偏斜，形成斜坡。当斜坡的倾斜角到达研磨体的自然休止角时，研磨体在重力等作用下将沿斜坡滚下，形成泻落式运动，如下图所示。在泻落式运动中，物料主要在研磨体相对运动产生的碰击和研磨作用下而被粉碎。

图3 球磨机的3种工作状态

b.抛落式运动状态：当球磨机转速较高时，研磨体随筒体上升致一定高度后，象抛射体一样抛落下来，在抛落式运动状态下，物料主要是在研磨体抛落时的碰击作用以及部分的研磨作用下被粉碎。
  c.离心式运动状态：当筒体转速过高时，由于离心力的作用，研磨体“贴附”在筒体内壁上与筒体一道做旋转运动而不再抛落，在离心式运动中，研磨体不再对物料产生碰击和研磨作用，物料则不会被粉碎。

三、控制方案

根据球磨机原工况存在的问题并针对其生产工序及工艺特点，设计了采用新科瑞C500系列变频器系统控制方案，具体如下：
主电机使用矢量型变频器驱动，内置优化的控制程序，可根据球磨机的实时运行负荷自动调整电机在运行过程中的各项参数，使电机的轴功率达到最佳化。系统转速可根据球磨工艺条件的变化，设置为自动调节模式，保证球磨机工作效率的同时可有效的节约电能。
   控制电气图如下图4所示：

图4 控制电气图

变频器参数设置：

四、方案特点及优势
  1、球磨机使用变频调速后，实现了系统的软启动。启动电流大大减小，比之前的工频控制小3～5倍，消除了启动时的冲击，延长了机械部件的使用寿命，减少了设备的维护量及维护费用，同时也降低了对电网及周边设备的冲击；
  2、利用变频矢量调速技术拖动，满足了球磨机低速运行、大启动转矩的特点，有效保证系统的控制工艺；
  3、可以通过变频器方便地设定研磨时间，加磨时间和自动停机功能，使操作更加智能化，人性化；
  4、节能效果一般可达10%～15%；
  5、系统具有完善的缺相、短路、过电压、过电流等各种保护功能，同时可加装市电/节能切换功能，有效保证设备的稳定运行。
五、结束语   

  本文介绍了一种基于新科瑞C500变频器的球磨机机变频驱动方案，该方案实现了系统软启动，有效保证系统控制工艺的同时提高了工效，节能效果显著，并且有效延长了系统各设备的使用寿命，降低了设备维护量，为客户取得了良好的经济效益。实践证明，该方案在陶瓷行业有着非常广阔的应用前景，目前已成功的应用于多个球磨机变频改造的系统中。