安川变频器的应用 第2讲 安川变频器在球磨机中的应用

安川变频器的应用 第2讲 安川变频器在球磨机中的应用

浙江工商职业技术学院 李方园

球磨机一般采用简单的工频控制,易造成物料的过度研磨,所需研磨周期较长,研磨效率较低,单位产品功耗较大,启动电流大,对设备和电网的冲击很大,机械设备的生产维护量也大。本文主要阐述了安川变频器在球磨机中的应用。

变频器；球磨机；旋转坐标系

1 工程概述

球磨机在水泥、陶瓷、冶金企业里被大量使用，是物料粉碎不可缺少的重要生产设备。球磨机一般功率都较大，工作效率又很低，占据了企业总用电量的80%以上，成为上述行业最大的耗电设备之一，因此降低球磨机的能耗是上述行业降低成本，提高产品竞争力的有效途径。

如图1所示，球磨机主要由传动装置、筒体装置、加料装置、卸料装置及电气控制装置等组成，分给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分，其主体是一个水平装在两个大型轴承上的低速回转的筒体。球磨机由电动机通过减速机及周边大齿轮减速传动，驱动回转部回转。筒体内部装有适当的磨矿介质——钢球。磨矿介质在离心力和摩擦力的作用下，被提升到一定的高度，呈抛落或泄落状态落下。被磨制的物料由给料口连续地进入简体内部，被运动的磨矿介质所粉碎，并通过溢流和连续给料的力量将产品排出机外，以进行下一段工序处理。

图1 球磨机的外观结构

2 变频器选型与应用说明

图2到图5所示为球磨机变频器的主电路、电流测量、频率设定与控制电路。表1所示为开关SA（LW5-15D0723/3）接点示意。

球磨机的电路设计如下：

（1）球磨机的控制分为本体和现场两种，分别有相同功能的起停按钮、指示、速度电位器。

（2）球磨机采用安川A1000变频器进行无传感器矢量控制以获得更多的转矩控制能力，起动为KA1、故障复位为KA2；频率给定为A1电压输入，分为本体和现场两种电位器设定值，通过转换开关SA进行切换。

（3）球磨机的电流是观察负载运行的重要依据，因此设置了电流互感器TA1；同时频率也是很重要的一个参数，也设置了频率计Hz。

（4）变频器一旦故障后，MA、MC闭合，带动HA1、HA2、HR3、HR4故障电铃和故障灯指示，可以分别通过现场或本体的SB6和SB3进行复位。

图2 球磨机的主回路

图3 球磨机的电流测量

图4 球磨机的频率设定

图5 球磨机变频的控制回路

表1 开关SA（LW5-15D0723/3）接点示意

3 变频器参数设置和工程调试

表2所示是球磨机变频器A1000的参数设置。

表2 参数设置

4 结束语

球磨机最大的问题就是需要增加在起动时的转矩值（比如采用无传感器矢量控制）外，还需要注意以下两点：

（1）转矩补偿

转矩补偿功能是指当电机的负载增大时，通过增大变频器的输出电压来增加输出转矩的功能。从输出电流检出电机负载的增加量，通过增加输出电压对电机转矩进行安全控制。变更转矩补偿参数前，请确认是否正确设定了电机参数。

其中参数C4-01是以倍率来设定转矩补偿的增益。安川A1000变频器除了可以在V/f控制下可以直接补偿定子电压外，还可以对无传感器矢量控制方式进行转矩补偿。这里先简单介绍下无传感器矢量控制方式的电流分解原理。

交流电机三相对称的静止绕组 a 、b 、c ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F，它在空间呈正弦分布，以同步转速ω（即电流的角频率）顺着 a-b-c 的相序旋转，这样就形成了图6所示的3s坐标（s表示静止）。然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，除单相以外，二相、三相、四相……等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。图6中绘出了两相静止绕组α和β，它们在空间互差90°，通以时间上互差90°的两相平衡交流电流，也能产生旋转磁动势 F ，当三相与两相的两个旋转磁动势大小和转速都相等时，即认为2s坐标系中的两相绕组与3s坐标系中的三相绕组等效。

在两相静坐标系的基础上，引入两相同步旋转坐标系（即2r，r表示旋转）d-q，以正确描述旋转电动势，其变换矩阵公式为：

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