Korea Ever-Power · YVF2-Serie · Antriebsanleitung für Kugelmühlen und Mahlmühlen

Frequenzumrichtermotor für Kugelmühlen und Mahlmühlen:
Auswahl von kritischer Drehzahl, Anlaufdrehmoment und Fräsantrieb

Kugelmühlen, Stabmühlen, SAG-Mühlen und Labormühlen stellen höchste Anforderungen an Motoren in der industriellen Verarbeitung: ein sehr hohes Anlaufdrehmoment zur Überwindung der Massenträgheit einer voll beladenen Mühle, eine definierte kritische Drehzahl, die niemals überschritten werden darf, eine frequenzgesteuerte Drehzahlregelung zur Optimierung der Mahlleistung für unterschiedliche Aufgabematerialien und Produktspezifikationen sowie Dauerbetrieb (S1) für den 24-Stunden-Betrieb in Zement-, Bergbau- und Mineralaufbereitungsanlagen. Die frequenzumrichterbetriebenen Motoren der Baureihe YVF2 von Korea Ever-Power mit IC416-Zwangskühlung erfüllen die Anforderungen an frequenzumrichtergesteuerte Kugelmühlen und Mahlanlagen, die eine variable Drehzahlregelung und volles Drehmoment von Null bis zur Nenndrehzahl erfordern.

Hohes Anlaufdrehmoment
Kritische Drehzahlregelung
IC416 S1 Kontinuierlich
Isolierung der Klasse H
0,75–200 kW

2,5× T
Anlaufdrehmoment erforderlich
65–80%
Betriebsbereich mit kritischer Drehzahl
IC416
Volles Drehmoment bei jeder Drehzahl
S1 24 Stunden
Kontinuierlicher Mühlenbetrieb
0–120 Hz
Geschwindigkeitsoptimierungsbereich

YVF2 VFD-Wechselrichter-Betriebsmotor Kugelmühle Schleifmühle kritische Drehzahl SAG Korea Ever-Power IC416 hohes Anlaufdrehmoment

Korea Ever-Power YVF2 Inverter-Motor für Kugelmühlen- und Mahlmühlenantriebe – das IC416 Zwangskühlgebläse hält das volle Nenndrehmoment von Null bis zur Nenndrehzahl aufrecht und ermöglicht so das hohe Anlaufdrehmoment, das zum Anlaufen einer voll beladenen Kugelmühle aus dem Stillstand erforderlich ist, sowie die variable Drehzahlregelung, die für den Betrieb mit dem optimalen Prozentsatz der kritischen Drehzahl für verschiedene Erzarten und Mahlziele erforderlich ist.

1. Kritische Drehzahl und Betriebsdrehzahl der Kugelmühle

Die kritische Drehzahl einer Kugelmühle ist die Drehzahl, bei der die auf die Mahlkörper (Kugeln) wirkende Zentrifugalkraft der Gewichtskraft entspricht. Dadurch rotieren die Kugeln mit dem Mühlenmantel, anstatt über das Mahlgut zu fallen und zu taumeln. Bei der kritischen Drehzahl findet kein Mahlvorgang statt – die Kugeln sind am Mantel fixiert, und das Mahlgut rotiert wie ein fester Körper. Alle Kugelmühlen müssen unterhalb der kritischen Drehzahl betrieben werden.

Formel für die kritische Drehzahl und Betriebsbereich
Formel für die kritische Geschwindigkeit:
Nc = (42,3 / √D) U/min
wobei D = Innendurchmesser der Mühle in Metern

Beispiel – Kugelmühle mit 1,2 m Durchmesser:
Nc = 42,3 / √1,2 = 42,3 / 1,095 = 38,6 U/min

Beispiel – Kugelmühle mit 3,0 m Durchmesser:
Nc = 42,3 / √3,0 = 42,3 / 1,732 = 24,4 U/min

Auswahl der Betriebsgeschwindigkeit:
Nassmahlkugelmühlen: 65–75% von Nc
Trockenmahlkugelmühlen: 70–80% von Nc
SAG-Mühlen: 75–85% von Nc

1,2 m Fräse bei 70% Nc: 38,6 × 0,70 = 27,0 U/min
3,0 m Fräse bei 72% Nc: 24,4 × 0,72 = 17,6 U/min

Der Frequenzumrichter ermöglicht die Anpassung der Betriebsdrehzahl in Echtzeit von 60% bis 80% Nc, um die Optimierung an wechselnde Erzhärten oder Produktvorgaben anzupassen.

Die Drehzahl der Abtriebswelle des Mühlenantriebsmotors und des Getriebes muss der erforderlichen Betriebsdrehzahl der Mühle entsprechen. Mit einem Frequenzumrichter (FU) ist die Motorfrequenz (und damit die Mühlendrehzahl) stufenlos einstellbar, sodass der Bediener den Anteil der kritischen Drehzahl für das jeweilige Mahlgut optimieren kann. Ohne FU läuft die Mühle mit einem festen Anteil der kritischen Drehzahl, der durch das feste Übersetzungsverhältnis bestimmt wird – akzeptabel für die Verarbeitung von Erzen mit nur einem Mahlgut, aber unflexibel für Aufbereitungsanlagen mit variablem Mahlgutanteil.

2. Anlaufdrehmoment für Kugelmühlenantriebe

Drehmomentproblem beim Kaltstart

Wird eine Kugelmühle mit voller Ladung Mahlkugeln und Erz angehalten, setzen sich die Kugeln am tiefsten Punkt der Mühlenwand ab. Die statische Reibung zwischen den Kugeln und der Mühlenwandung, kombiniert mit der Schwerkraft der abgesetzten Ladung, erfordert ein sehr hohes Anlaufdrehmoment – ​​typischerweise das 2,0- bis 2,5-Fache des Nenndrehmoments. Dieses Anlaufdrehmoment muss aufgebracht werden, ohne die Motorwicklung durch zu hohen Anlaufstrom zu beschädigen.

Drehmomentverstärkung durch Frequenzumrichter für den Anlauf einer Kugelmühle

Wird der YVF2-Motor von einem Frequenzumrichter mit Drehmomentverstärkung oder Vektorregelung angesteuert, kann dieser bei Stillstand ein Anlaufdrehmoment vom 1,5- bis 2-Fachen des Nenndrehmoments liefern, ohne den Nennstrom zu überschreiten. Dies wird erreicht, indem der Frequenzumrichter den magnetischen Fluss im Motor erhöht (durch ein höheres Spannungs-Frequenz-Verhältnis bei niedriger Frequenz), um während des Anlaufvorgangs zusätzliches Drehmoment zu erzeugen. Die Wicklung der Klasse H des YVF2 bewältigt diesen erhöhten magnetischen Fluss bei niedriger Drehzahl ohne Isolationsbelastung. Die sensorlose Vektorregelung des Frequenzumrichters ermöglicht die präziseste Anlaufdrehmomentregelung für Anwendungen in Kugelmühlen.

3. Warum die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichter die Schleifleistung verbessert

Optimierung für die Erzhärte

Härtere Erze erfordern einen steileren Fallwinkel der Mahlkugeln, was einen Betrieb mit einem höheren Prozentsatz der kritischen Drehzahl (72 bis 781 TP3T Nc für harte Erze) bedeutet. Weichere Erze lassen sich bei niedrigeren Drehzahlen (62 bis 681 TP3T Nc) effizienter vermahlen. Eine für harte Erze ausgelegte Mühle mit fester Drehzahl läuft bei der Verarbeitung weicherer Erze mit zu hoher Drehzahl (und verbraucht dadurch zu viel Energie). Der Frequenzumrichter ermöglicht es dem Bediener, die Mühlendrehzahl für weichere Erze zu reduzieren und so 10 bis 201 TP3T Antriebsenergie einzusparen.

Reduziert den Verschleiß von Ball und Liner

Eine zu hohe Drehzahl für die jeweilige Erzart führt zu einem stärkeren Aufprall der Mahlkugeln und Auskleidungen und beschleunigt so den Verschleiß. Eine Reduzierung der Mahlgeschwindigkeit um 51 TP3T gegenüber der optimalen Drehzahl für ein bestimmtes Erz kann den Mahlkugelverbrauch um 8 bis 12 TP3T und den Auskleidungsverschleiß um 5 bis 8 TP3T senken. Dadurch verlängern sich die Wartungsintervalle und die Kosten für Verbrauchsmaterialien werden reduziert. Die Anpassung der Drehzahl mittels Frequenzumrichter (VFD) an die optimale Drehzahl ermöglicht diese Verschleißreduzierung ohne Einbußen beim Durchsatz.

Sanftanlauf reduziert mechanische Belastung

Der Direktstart großer Kugelmühlenmotoren führt zu einem hohen Anlaufstrom (5- bis 7-facher Nennstrom) und starken mechanischen Belastungen des Getriebes und des Mühlengehäuses beim Hochfahren der Nenndrehzahl. Der Frequenzumrichter-Start beschleunigt den Motor innerhalb von 5 bis 15 Sekunden von null auf Betriebsdrehzahl, wodurch der Anlaufstrom vermieden und die Drehmomentbelastung des Getriebes um 60 bis 801 TP3T reduziert wird. Dies verlängert die Lebensdauer des Getriebes und verringert die Häufigkeit von Schäden an Getriebezahnrädern und Lagern durch starke Anlaufkräfte.

4. Berechnung der Motorleistung der Kugelmühle

Bond-Formel — Kugelmühle mit 1,2 m Durchmesser × 1,5 m Länge
Gegeben:
Mühlendurchmesser D = 1,2 m
Mühlenlänge L = 1,5 m
Kugelfüllung: 30% Mühlenvolumen
Kugeldichte: 7.800 kg/m³ (Stahl)
Zuführungspartikel F80 = 6.000 μm; Produktpartikel P80 = 150 μm
Bondarbeitsindex Wi = 14 kWh/t (mittlere Härte)
Förderleistung: 2,0 t/h
Leistungsberechnung:
Bindung W = 10×Wi×(P80⁻½ − F80⁻½) = 10×14×(0,00816−0,00041)
W = 140 × 0,00775 = 1,085 kWh/t
Die Leistung der Mühle beträgt 1,085 × 2,0 t/h = 2,17 kW am Mühlenmantel.
Bei einem Antriebswirkungsgrad von 0,92: Motorleistung = 2,17 ÷ 0,92 = 2,36 kW
Bei einem Anlaufdrehmomentfaktor von 2,5: Spitzenleistung des Motors = 5,9 kW
→ Wählen Sie YVF2 4-polig 3,0 kW IC416 (im Betrieb) mit VFD-Drehmomentverstärkung auf 2,5× für den Start

Die Bond-Formel liefert eine Schätzung der spezifischen Mahlenergie für die Mühlenauslegung. Für die präzise Motorauswahl bei großen industriellen Kugelmühlen ab 30 kW sollte die vollständige Bond-Berechnung mit Korrekturfaktoren für Mühlendurchmesser, Aufgabekorngröße, Produktkorngröße und Erzverarbeitungsindex verwendet werden. Korea Ever-Power empfiehlt, bei Frequenzumrichter-Mühlenantrieben einen Betriebsfaktor von 1,25 auf die berechnete Motorleistung anzuwenden, um Modellunsicherheiten und Prozessschwankungen zu berücksichtigen.

5. S1 Dauerbetrieb und thermische Betrachtungen

S1-Pflicht für den kontinuierlichen Walzwerksbetrieb

Industrielle Kugelmühlen in der Zement-, Bergbau- und Mineralaufbereitung laufen typischerweise 20 bis 24 Stunden täglich im Dauerbetrieb (S1) und werden nur für geplante Wartungsintervalle (in der Regel wöchentlich oder zweiwöchentlich) und zum Auskleidungswechsel angehalten. Der Motor YVF2 muss für den Dauerbetrieb (S1) am Betriebspunkt – der Mühlenleistung bei dem gewählten Prozentsatz der kritischen Drehzahl – ausgelegt sein. Das Gebläse IC416 gewährleistet, dass diese S1-Nennleistung bei jeder Drehzahl zwischen 401 TP3T und 1001 TP3T der Nenndrehzahl erhalten bleibt.

Höhenreduzierung oberhalb von 1.000 m

Bei Bergbauanwendungen in großer Höhe (viele südamerikanische und afrikanische Minen befinden sich in 2.000 bis 4.500 m Höhe) ist eine Leistungsreduzierung des Motors aufgrund der geringeren Kühlluftdichte erforderlich. In 2.500 m Höhe beträgt die Luftdichte etwa 741 TP3T auf Meereshöhe, wodurch die Kühlleistung des Motors reduziert wird. Standardmäßige IEC-Leistungsreduzierung: Ab 1.000 m Höhe ist ein Leistungsfaktor von 0,92 pro 1.000 m anzuwenden. In 3.000 m Höhe ist die Leistung um 1 − (2 × 0,08) = 0,84 der Nennleistung zu reduzieren. Um die Leistungsreduzierung aufgrund der Höhe auszugleichen, kann ein größerer YVF2-Bauraum gewählt oder der Motor mit der reduzierten Leistung als Dauerleistung (S1) für die jeweilige Installationshöhe ausgelegt werden.

6. Korea Ever-Power YVF2 Spezifikationen für Mühlenantriebe

Die Korea Ever-Power YVF2-Serie bietet die vollständige Spezifikation für frequenzumrichterbetriebene Motoren für Kugelmühlen, Stabmühlen und Mahlmühlen – von kleinen Labormühlen mit 0,75 kW bis hin zu mittelgroßen Zement- und Mineralaufbereitungsanlagen mit 200 kW. Das IC416-Zwangskühlsystem, die frequenzumrichtergeeignete Wicklung der Klasse H, die Kompatibilität mit sensorloser Vektorsteuerung, der PTC-Thermistorschutz und das metrische Gehäuse nach IEC 72-1 machen die YVF2 zum idealen Ersatz für bestehende Mühlenmotoren mit fester Drehzahl, die mit Frequenzumrichtern nachgerüstet werden. Die vollständige Produktpalette finden Sie im [Link einfügen]. VFD-MotorbereichFür Spezifikationen von Großmühlenantrieben über 200 kW oder Anforderungen an Synchronmotoren wenden Sie sich bitte an uns. Korea Ever-Power.

YVF2 – Daten zum Kugelmühlenantrieb
Leistungsbereich 0,75–200 kW
Geschwindigkeitsbereich 0–120 Hz
Kühlung IC416 Zwangsgebläse
Anlaufdrehmoment 2,5-fache Verstärkung mit Frequenzumrichter
Isolierung Klasse H VFD-Betrieb
Pflicht S1 kontinuierlich
Schutz PTC-Thermistoren Standard
Höhe Reduzierung oberhalb von 1.000 m

7. Anwendungen von Kugelmühlen und Mahlmühlen

YVF2 VFD-Motorkugelmühle, Mineralaufbereitung, Bergbau, SAG-Mahlung, variable Drehzahl, kritische Drehzahl, Korea Ever-Power

Mineralaufbereitungs-Kugelmühle

Kugelmühlen zur Aufbereitung von Gold-, Kupfer- und Eisenerz mit Durchmessern von 0,9 m bis 3,0 m. YVF2 4-polig, 7,5 bis 132 kW, IC416 mit Getriebe (Übersetzung 10:1 bis 30:1). Betrieb mit kritischer Drehzahl von 65 bis 751 TP3T über Frequenzumrichterregelung. Dauerbetrieb (S1) 20 bis 24 Stunden täglich. PTC-Thermistoren sind für den 24-Stunden-Dauerbetrieb obligatorisch. Leistungsreduzierung aufgrund der Höhenlage (über 2.000 m).

YVF2 VFD-Motor für Zementkugelmühle, Mahlwerk, variable Drehzahl, kontinuierlich, Korea Ever-Power IC416

Nachrüstung einer Zementkugelmühle mit Frequenzumrichter

Zementmühlen werden mit Frequenzumrichtern (FU) nachgerüstet, um die Drehzahl zu optimieren und einen sanften Anlauf zu ermöglichen. Dabei kommen 4-polige YVF2-Motoren (45–200 kW, IC416) zum Einsatz, die die vorhandenen Standardmotoren ersetzen. Der FU ermöglicht Energieeinsparungen von 5 bis 121 TP3T durch die Optimierung der Mühlendrehzahl für verschiedene Zementmischungen. Der bestehende Zahnradantrieb bleibt erhalten; lediglich Motor und Schaltschrank werden ausgetauscht. Der sensorlose Vektor-FU ist auf die Mühlenträgheit abgestimmt, um ein optimales Anlaufdrehmoment zu gewährleisten.

Kugelmühle für pharmazeutische Labore

Kleine Kugelmühlen für die pharmazeutische Industrie und Forschung zur Partikelgrößenreduktion von Wirkstoffen. YVF2 4-polig, 0,75 bis 3,0 kW, IC416. Präzise Drehzahlregelung ± 0,5 U/min für reproduzierbare Partikelgrößenverteilung. Reinraumtauglicher Motor (BXG SS316L für GMP-konforme Anwendungen in pharmazeutischen Bereichen) auf Anfrage.

Keramik- und Fliesen-Schleifmühle

Nassmahlwerke für Porzellan-, Aluminiumoxid- und Keramikrohstoffe zur Herstellung von Fliesen und Sanitärkeramik. YVF2 4-polig, 5,5 bis 55 kW. Nassmahlung bei 68 bis 72% Nc. Drehzahlregelung für verschiedene Keramikmassen mit unterschiedlichen Mahlfeinheitsanforderungen. Schutzart IP55 für Nassmahlumgebungen in Gebäuden.

Pigmentmahlmühle

Mahlen von Keramikpigmenten, Titandioxid und Eisenoxidpigmenten für die Farben- und Lackherstellung. YVF2 4-polig, 2,2 bis 22 kW. Präzise Drehzahlregelung für die gewünschte Partikelgröße. Bei der Vermahlung lösemittelbasierter Pigmente ist YB2 Ex d IIB T4 für die Zone-2-Klassifizierung in Bereichen mit lösemittelbasierten Pigmenten anzugeben.

Stabmühle für Grobmahlung

Stabmühlen dienen der Grobmahlung in Aufbereitungsanlagen vor der Nachmahlung in Kugelmühlen. Die Antriebsanforderungen sind ähnlich wie bei Kugelmühlen: YVF2 4-polig 15 bis 132 kW IC416, Frequenzumrichtersteuerung mit 60 bis 701 TP3T Nc. Stabmühlen arbeiten typischerweise mit niedrigeren Drehzahlen als Kugelmühlen gleichen Durchmessers, da bei hohen Drehzahlen die Gefahr des Verhedderns der Mahlstäbe besteht.

Korea Ever-Power YVF2 Großmotorenproduktion

Motorenproduktion

Korea Ever-Power YVF2 Kugelmühlenmotortest

Hochdrehmomenttest

Korea Ever-Power Mühlenantriebstechnik

Technischer Support

Korea Ever-Power globaler Mühlenmotorenexport

Weltweiter Export

8. Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn eine Kugelmühle ihre kritische Drehzahl überschreitet?

Wird die Drehzahl einer Kugelmühle über die kritische Drehzahl erhöht, werden die Kugeln durch Zentrifugalkraft an das Mühlengehäuse gedrückt und rotieren mit diesem, anstatt kaskadierend zu rollen. Der Mahlvorgang kommt vollständig zum Erliegen, da keine Relativbewegung zwischen den Kugeln und dem Mahlgut mehr stattfindet – die Kugeln rotieren lediglich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Gehäuseoberfläche und erzeugen somit keine Stoß- oder Abriebkräfte. Darüber hinaus führt der Betrieb über der kritischen Drehzahl zu einer Unwucht der Kugelfüllung, da sich die Kugeln ungleichmäßig auf der Gehäuseoberfläche verteilen. Dies erzeugt Vibrationen, die die Lager und Schweißnähte der Mühle beschädigen können. In der Praxis beginnt der Zentrifugaleffekt die Mahlleistung ab etwa 851 TP3T Nc deutlich zu reduzieren, bevor der vollständige Blockierungseffekt bei 1001 TP3T Nc eintritt. Daher bietet der Standardbetriebsbereich von 65 bis 801 TP3T Nc die optimale Mahlleistung mit ausreichendem Sicherheitsspielraum unterhalb der kritischen Drehzahl, bei der der Mahlvorgang eingestellt würde. Die Drehzahlbegrenzung des Frequenzumrichters muss in der Programmierung des Frequenzumrichters so eingestellt werden, dass der Motor die Mühle nicht über die maximal zulässige Drehzahl von etwa 851 TP3T Nc hinaus antreibt.

Kann ich einen vorhandenen Festdrehzahlmotor in einer Kugelmühle mit einem YVF2-Frequenzumrichter nachrüsten?

Ja, die Nachrüstung einer bestehenden Kugelmühle mit einem Frequenzumrichter (FU) und einem YVF2-Motor ist ein gängiges Energiesparprojekt in Zement- und Mineralaufbereitungsanlagen. Die wichtigsten Schritte sind: (1) Sicherstellen, dass das vorhandene Getriebe und Ritzel das erhöhte Drehmoment des FU-gestützten Anlaufvorgangs bewältigen können – gegebenenfalls muss das Getriebe aufgerüstet werden, wenn die vorhandene Flüssigkeitskupplung entfernt wird, die das Anlaufdrehmoment des Motors mit fester Drehzahl bisher begrenzt hat; (2) Austausch des vorhandenen Standardmotors gegen den YVF2 IC416 mit gleicher Nennleistung und Baugröße – die IEC-Baugrößen sind identisch, sodass der Motor direkt auf der vorhandenen Grundplatte montiert werden kann; (3) Installation des FU in einem Motorsteuerschrank neben der Mühle – Dimensionierung des FU auf den Nennstrom des Motors mit einer Stromreserve von 10 bis 151 TP3T für die Anlaufdrehmomentverstärkung; (4) Inbetriebnahme des FU mit den Mühlenparametern – Festlegung der maximalen Frequenzgrenze, der Anlaufdrehmomentverstärkung und der Anlauframpenrate. Korea Ever-Power kann den YVF2-Motor mit einem Datenblatt für die Inbetriebnahme liefern, das die für die FU-Programmierung erforderlichen Motorparameter dokumentiert.

Wie lange ist die Lebensdauer eines YVF2 IC416-Motors im Dauerbetrieb in einer Kugelmühle?

Bei sachgemäßer Wartung und korrekter Anwendung erreicht ein YVF2 IC416-Motor im Dauerbetrieb (S1) einer Kugelmühle eine Lebensdauer von 80.000 bis 100.000 Stunden (ca. 10 bis 12 Jahre), bevor die Alterung der Wicklungsisolierung einen Austausch oder eine Neuwicklung erforderlich macht. Zu den wichtigsten Wartungsmaßnahmen, die die Lebensdauer des Motors in Kugelmühlen verlängern, gehören: Lagerwechsel alle 20.000 bis 30.000 Stunden (2,5 bis 3,5 Jahre) gemäß den Empfehlungen des Lagerherstellers für Dauerbetrieb unter Nennlast; Reinigung des IC416-Gebläsefilters alle 3 bis 6 Monate, um sicherzustellen, dass der Kühlluftstrom nicht durch Staubablagerungen im Gebläseeinlass beeinträchtigt wird; jährliche Messung des Isolationswiderstands zur frühzeitigen Erkennung von Feuchtigkeit oder Verunreinigungen; und regelmäßige Überprüfung der Anschlüsse am Klemmenkasten, um eine Überhitzung der Anschlüsse durch Vibrationen und damit verbundene Lockerungen in der vibrationsreichen Mühlenumgebung zu verhindern. Das Schmierfett der Hauptmotorlager sollte je nach Lagergröße und Umgebungstemperatur alle 6 bis 12 Monate nachgefüllt werden. Korea Ever-Power stellt auf Anfrage einen Wartungsplan bereit, der speziell auf die Rahmengröße und Nennleistung des YVF2 abgestimmt ist.

 

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Korea Ever-Power YVF2: IC416, Klasse H, 2,5-faches Anlaufdrehmoment, 0–120 Hz, S1 Dauerbetrieb, 0,75–200 kW, PTC-Thermistoren. Datenblätter für die Nachrüstung zur Inbetriebnahme des Frequenzumrichters sind verfügbar.

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Bearbeitet von Cxm