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1、傳動功率
傳動功率如減速機(jī)或皮帶傳動、軸承摩擦、球磨機(jī)簡體皮帶傳動等,約需消耗球磨機(jī)設(shè)備輸入功率的10%左右。
傳動功率也即傳動效率,良好的機(jī)械設(shè)計(jì)可以適當(dāng)提高傳動效率,節(jié)約能耗。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》:皮帶傳動的效率是95%-97%,齒輪傳動的傳動效率是99%以上,液力耦合器傳動效率是96%-97%,則減速機(jī)或皮帶傳動單元的輸出效率如下:
(1)皮帶傳動單元:兩級傳動,輸出效率=96%×96%=92.2%;
(2)齒輪箱傳動單元:兩級傳動,使用液力耦合器,輸出效率=99%×99%=94.6%;
(3)齒輪箱傳動:兩級傳動,不使用液力耦合器,輸出效率99%×99%=98% 。
所以齒輪箱傳動均比皮帶式傳動效率高,如果能將皮帶傳動單元和減速箱傳動單元改為齒輪傳動、同步帶傳動或其它更高效的傳動,將有利于球磨機(jī)的節(jié)能。
2、電機(jī)損耗
電機(jī)的損耗約占5%左右。與負(fù)載大小有關(guān)的電機(jī)損耗,包括定子損耗(銅繞組損耗〉、轉(zhuǎn)子損耗(滑差損耗八擴(kuò)散損耗(在電動機(jī)不同零部件中)等,是與電流強(qiáng)度的平方成比例的;其與負(fù)載無關(guān)的電動機(jī)損耗包括:幕布銜接渦流電流引起的損耗(鐵芯損耗)、機(jī)械損耗〈摩擦)等。所以優(yōu)良的電機(jī),應(yīng)該能夠有效減少其損耗。
表1摘自國標(biāo) GB18613-2006《中小型三相異步電動機(jī)能效限定僮及能效等級》,并做了相關(guān)計(jì)算。
可見,不同能效等級的電動機(jī),效率相差較大。而根據(jù)有關(guān)第五屆“全球電機(jī)系統(tǒng)能效論壇”上的信息,目前中國電機(jī)節(jié)能狀況不容樂現(xiàn),八成以上的電機(jī)產(chǎn)品效,比國外先進(jìn)水平低2%-3%。目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的Y系列電動機(jī)的效率平均值為87.3%;而美國高效電動機(jī)的效率平均值為90.3%,其超高效電動機(jī)的效率平均值則為91.7%。因此,相對現(xiàn)有的球磨機(jī)的電動機(jī),改用高效電動機(jī)后其節(jié)能效果還有可能繼續(xù)擴(kuò)大,對40t球磨機(jī)、132 KW、4級電機(jī),最大可節(jié)能4%。
由電機(jī)運(yùn)行特性可以知道,電動機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)效率最高,功率因數(shù)最高;輕載運(yùn)行時(shí)效率降低,電機(jī)的電能浪費(fèi)較大;而且功率因數(shù)也降低,空載時(shí)功率因數(shù)甚至可降到0.3以下。
大多數(shù)風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備在凋節(jié)流量和壓力時(shí),如果是用擋板或閥門凋節(jié),這時(shí)輸入功率變化不大,大量能量以壓差的形式損耗在擋板和閥門上了,不僅能耗大,而且擋板、閥門容易磨損損壞,噪聲也大。此時(shí)使用變頻控制,使電動機(jī)根據(jù)負(fù)載自動調(diào)速,可有效解決大馬拉小車的問題,節(jié)能非常明顯。但球磨機(jī)節(jié)能方式有別于此,根據(jù)筆者對球磨機(jī)運(yùn)行過程的觀察,其電流基本是從大到小的曲線,但大小僅差約5%,基本屬于橫轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的機(jī)械。球磨機(jī)要達(dá)到較好的球磨效果,其速度應(yīng)該是一個(gè)確定值,在這個(gè)確定值的范圍內(nèi),球磨機(jī)的輸入功率并沒有浪費(fèi)在如同風(fēng)機(jī)閘板類似的設(shè)施上,所以,在普通球磨機(jī)現(xiàn)有的狀況下,通過主動調(diào)整球磨機(jī)轉(zhuǎn)速而顯著節(jié)能是不可行的。
但是,由于球磨機(jī)屬于重載啟動,這一點(diǎn)決定了球磨機(jī)設(shè)計(jì)選型時(shí),電機(jī)需要適當(dāng)選大一些,比如,同樣是40t球磨機(jī),各廠家選用的電機(jī)分別有110kw、132kw、160kw、200kw,,既是要針對中鋁、高鋁等不同比重的研磨體的需要,也是確保球磨機(jī)在各種情況下均可以正常啟動的需要,所以,采用變頻調(diào)速具有重要意義。
(1)球磨機(jī)啟動平穩(wěn),啟動時(shí)的電流限制在1.5倍額定電流左右,對不同類型的電動機(jī)可選在1.25-2倍額定電流之間,比直接啟動時(shí)的4-7倍額定電流小得多。此外,啟動轉(zhuǎn)矩也可剁節(jié)在額定轉(zhuǎn)矩的0.7-1.2倍之間,使電動機(jī)可以全負(fù)載啟動,沒有對電網(wǎng)的電流沖擊,機(jī)械部件間的沖擊也緩和很多,有利于延長機(jī)器壽命、減小維護(hù)成本。
(2)由于變頻器中有直流電容器的隔離作用,使輸入側(cè)的功率因數(shù)接近于1.0,電動機(jī)的勵(lì)磁無功電流由電容器提供,這樣可以節(jié)省很大的一塊電網(wǎng)容量,一般可節(jié)省30%左右。所以很多大容量設(shè)備進(jìn)行變頻閥速改造后,可以增加不少新設(shè)備而不需擴(kuò)容。不過需要注意的是,這并不等于節(jié)能。
(3)有一定的節(jié)能效果:一是啟動無需與負(fù)載特性相匹配,整個(gè)啟動過程轉(zhuǎn)速可控制在同歩轉(zhuǎn)速附近,運(yùn)行啟動的時(shí)間短、啟動時(shí)能耗低;二是解決大馬拉小車的問題。但總體來說,節(jié)能的幅度很有限,遠(yuǎn)小于15%。