Korea Ever-Power · Série YVF2 · Guide d'entraînement pour broyeurs à boulets et broyeurs

Moteur VFD pour broyeur à boulets et broyeur de broyage :
Sélection de la vitesse critique, du couple de démarrage et de l'entraînement du broyeur

Les broyeurs à boulets, les broyeurs à barres, les broyeurs SAG et les broyeurs de laboratoire imposent aux moteurs des exigences parmi les plus élevées du secteur industriel : un couple de démarrage très élevé pour vaincre l’inertie d’un broyeur en pleine charge, une vitesse critique définie à ne jamais dépasser, une variation de vitesse par variateur de fréquence (VFD) pour optimiser l’efficacité du broyage en fonction des matières premières et des spécifications du produit, et un fonctionnement continu en mode S1 (24 h/24) dans les cimenteries, les mines et les usines de traitement des minéraux. Les moteurs à variateur de fréquence Ever-Power YVF2 de Corée, avec refroidissement forcé IC416, répondent parfaitement aux exigences des broyeurs à boulets et des broyeurs à billes à variateur de fréquence, qui nécessitent une variation de vitesse et un couple maximal de zéro à la vitesse nominale.

Couple de démarrage élevé
Contrôle de la vitesse critique
IC416 S1 Continu
Isolation de classe H
0,75–200 kW

2,5× T
Couple de démarrage requis
65–80%
Plage de vitesse critique
IC416
Couple maximal à n'importe quelle vitesse
S1 24h
fonctionnement continu du broyeur
0–120 Hz
Plage d'optimisation de la vitesse

Moteur à variateur de fréquence YVF2 pour broyeur à boulets, vitesse critique, SAG Korea Ever-Power IC416, couple de démarrage élevé

Moteur à variateur de fréquence Ever-Power YVF2 de Corée pour entraînements de broyeurs à boulets et de broyeurs — le ventilateur de refroidissement forcé IC416 maintient le couple nominal complet de zéro à la vitesse nominale, permettant le couple de démarrage élevé nécessaire pour faire tourner un broyeur à boulets entièrement chargé à partir du repos et le contrôle de vitesse variable nécessaire pour fonctionner au pourcentage optimal de vitesse critique pour différents types de minerais et objectifs de broyage.

1. Vitesse critique et vitesse de fonctionnement du broyeur à boulets

La vitesse critique d'un broyeur à boulets est la vitesse de rotation à laquelle la force centrifuge agissant sur les billes de broyage est égale à la force gravitationnelle. À cette vitesse, les billes tournent avec l'enveloppe du broyeur au lieu de se disperser et de tourbillonner sur la charge. À la vitesse critique, le broyage est inexistant : les billes sont plaquées contre l'enveloppe et la charge tourne comme un corps solide. Tous les broyeurs à boulets doivent fonctionner à une vitesse inférieure à la vitesse critique.

Formule de vitesse critique et plage de fonctionnement
Formule de la vitesse critique :
Nc = (42,3 / √D) tr/min
où D = diamètre intérieur du moulin en mètres

Exemple — Broyeur à boulets de 1,2 m de diamètre :
Nc = 42,3 / √1,2 = 42,3 / 1,095 = 38,6 tr/min

Exemple — Broyeur à boulets de 3,0 m de diamètre :
Nc = 42,3 / √3,0 = 42,3 / 1,732 = 24,4 tr/min

Sélection de la vitesse de fonctionnement :
Broyeurs à billes à voie humide : 65–75% de Nc
Broyeurs à billes à sec : 70–80% de Nc
Broyeurs SAG : 75–85% de Nc

Moulin de 1,2 m à 70% Nc : 38,6 × 0,70 = 27,0 tr/min
Moulin de 3,0 m à 72% Nc : 24,4 × 0,72 = 17,6 tr/min

Le variateur de fréquence permet d'ajuster en temps réel la vitesse de fonctionnement de 60% à 80% Nc afin d'optimiser la dureté du minerai ou la cible du produit.

La vitesse de l'arbre de sortie du moteur d'entraînement du broyeur et du réducteur doit correspondre à la vitesse de fonctionnement requise du broyeur. Grâce à un variateur de fréquence (VFD), la fréquence du moteur (et donc la vitesse du broyeur) est réglable en continu, permettant à l'opérateur d'optimiser le pourcentage de la vitesse critique en fonction du minerai broyé. Sans variateur de fréquence, le broyeur fonctionne à une fraction fixe de la vitesse critique, déterminée par le rapport de réduction fixe ; cette solution est acceptable pour le traitement d'un seul type de minerai, mais inadaptée aux installations de traitement de minerais de types variés.

2. Couple de démarrage requis pour les entraînements de broyeurs à boulets

Problème de couple au démarrage à froid

Lorsqu'un broyeur à boulets est arrêté alors qu'il est plein de boulets et de minerai, les boulets se tassent au point le plus bas de la chambre de broyage. Le frottement statique entre les boulets et le revêtement du broyeur, combiné à la charge gravitationnelle tassée, engendre un couple de démarrage très élevé, généralement de 2 à 2,5 fois supérieur au couple nominal. Ce couple de démarrage doit être fourni sans endommager l'enroulement du moteur par un courant de démarrage excessif.

Amplificateur de couple à variateur de fréquence pour le démarrage des broyeurs à boulets

Lorsqu'un moteur YVF2 est piloté par un variateur de fréquence (VFD) avec suralimentation ou commande vectorielle, ce dernier peut fournir un couple de démarrage de 1,5 à 2 fois le couple nominal à l'arrêt, sans dépasser le courant nominal du moteur. Ce résultat est obtenu en augmentant le flux magnétique du moteur (grâce à un rapport V/Hz plus élevé à basse fréquence) afin de générer un couple supplémentaire lors du démarrage. L'enroulement de classe H du moteur YVF2 supporte ce flux magnétique élevé à basse vitesse sans contrainte sur l'isolation. La commande vectorielle sans capteur par variateur de fréquence offre le contrôle le plus précis du couple de démarrage pour les applications de broyage à boulets.

3. Pourquoi la régulation de vitesse par variateur de fréquence améliore l'efficacité du broyage

Optimisation pour la dureté du minerai

Les minerais durs nécessitent une chute de la charge de billes selon un angle plus élevé, ce qui implique un fonctionnement à un pourcentage plus élevé de la vitesse critique (72 à 78% Nc pour les minerais durs). Les minerais tendres se broient plus efficacement à une vitesse inférieure (62 à 68% Nc). Un broyeur à vitesse fixe réglé pour les minerais durs fonctionne à une vitesse excessive (et consomme donc plus d'énergie) lors du traitement de minerais tendres. Le variateur de fréquence permet à l'opérateur de réduire la vitesse du broyeur pendant le traitement des minerais tendres, ce qui permet d'économiser de 10 à 20% d'énergie d'entraînement du broyeur.

Réduire l'usure de la balle et de la doublure

Un fonctionnement à une vitesse supérieure à la vitesse optimale pour le type de minerai entraîne des impacts plus violents sur les billes et les revêtements, accélérant leur usure. Une réduction de 51 TP3T de la vitesse du broyeur par rapport à la vitesse optimale pour un minerai donné permet de réduire la consommation de billes de 8 à 121 TP3T et l'usure des revêtements de 5 à 81 TP3T, prolongeant ainsi les intervalles de maintenance et réduisant les coûts des consommables. Le réglage par variateur de fréquence à la vitesse optimale assure cette réduction de l'usure sans compromettre le débit.

Le démarrage progressif réduit les contraintes mécaniques

Le démarrage direct des moteurs de broyeurs à boulets de grande taille génère un courant d'appel élevé (5 à 7 fois le courant nominal) et des chocs mécaniques importants sur le réducteur et le carter du broyeur lors de la montée en régime du moteur. Le démarrage par variateur de fréquence (VFD) permet une montée en régime progressive du moteur de zéro à sa vitesse de fonctionnement en 5 à 15 secondes, éliminant ainsi le courant d'appel et réduisant les à-coups de couple sur le réducteur de 60 à 80 %. Ceci prolonge la durée de vie du réducteur et réduit la fréquence des dommages aux engrenages et aux roulements lors de démarrages brusques.

4. Calcul de la puissance du moteur du broyeur à boulets

Formule Bond — Broyeur à billes de 1,2 m de diamètre × 1,5 m de longueur
Donné:
Diamètre du moulin D = 1,2 m
Longueur du moulin L = 1,5 m
Charge de billes : 30% de volume de broyage
Densité des billes : 7 800 kg/m³ (acier)
Alimentation F80 = 6 000 μm ; Produit P80 = 150 μm
Indice de travail de liaison Wi = 14 kWh/t (dureté moyenne)
Débit d'alimentation : 2,0 t/h
Calcul de la puissance :
Liaison W = 10×Wi×(P80⁻½ − F80⁻½) = 10×14×(0,00816−0,00041)
W = 140 × 0,00775 = 1,085 kWh/t
Puissance du broyeur = 1,085 × 2,0 t/h = 2,17 kW à l'extérieur du broyeur
Avec un rendement d'entraînement de 0,92 : puissance du moteur = 2,17 ÷ 0,92 = 2,36 kW
Avec un facteur de couple de démarrage de 2,5 : puissance maximale du moteur = 5,9 kW
→ Sélectionnez le moteur YVF2 4 pôles 3,0 kW IC416 (en fonctionnement) avec variateur de fréquence et suralimentation par couple jusqu'à 2,5× pour le démarrage

La formule de Bond permet d'estimer l'énergie de broyage spécifique nécessaire au dimensionnement des broyeurs. Pour une sélection précise du moteur des grands broyeurs à boulets industriels de plus de 30 kW, il convient d'utiliser le calcul complet de Bond en tenant compte des facteurs de correction liés au diamètre du broyeur, à la granulométrie d'alimentation, à la granulométrie du produit et à l'indice de travail du minerai. Korea Ever-Power recommande d'appliquer un coefficient de service de 1,25 à la puissance moteur calculée pour les variateurs de fréquence afin de compenser l'incertitude du modèle et la variabilité du procédé.

5. S1 Considérations relatives au service continu et aux aspects thermiques

Fonctionnement continu du broyeur S1

Les broyeurs à boulets industriels utilisés dans les cimenteries, les mines et le traitement des minéraux fonctionnent généralement en continu (S1) pendant 20 à 24 heures par jour, avec des arrêts uniquement pour la maintenance planifiée (généralement hebdomadaire ou bihebdomadaire) et le remplacement du revêtement. Le moteur YVF2 doit être dimensionné pour un fonctionnement continu S1 au point de fonctionnement, c'est-à-dire à la puissance de fonctionnement du broyeur au pourcentage choisi de la vitesse critique. Le ventilateur IC416 garantit le maintien de cette puissance nominale S1 à toutes les vitesses comprises entre 40% et 100%.

Réduction de puissance en fonction de l'altitude au-dessus de 1 000 m

Les applications minières en haute altitude (de nombreuses exploitations minières en Amérique du Sud et en Afrique se situent entre 2 000 et 4 500 m) nécessitent une réduction de la puissance du moteur en raison de la diminution de la densité de l'air de refroidissement. À 2 500 m d'altitude, la densité de l'air est d'environ 741 TP3T par rapport au niveau de la mer, ce qui réduit la capacité de refroidissement du moteur. Réduction de puissance standard CEI : appliquer un facteur de puissance de 0,92 par tranche de 1 000 m au-dessus de 1 000 m. À 3 000 m : réduire la puissance de 1 − (2 × 0,08) = 0,84 de la puissance nominale. Spécifier un châssis YVF2 plus grand pour compenser la réduction de puissance due à l'altitude, ou spécifier le moteur à sa puissance réduite comme puissance nominale continue S1 pour l'altitude d'installation.

6. Spécifications des variateurs de fréquence Ever-Power YVF2 (Corée) pour les entraînements de broyeurs

La série YVF2 d'Ever-Power (Corée) offre une gamme complète de moteurs à variateur de fréquence pour broyeurs à boulets, broyeurs à barres et broyeurs de précision, depuis les petits broyeurs de laboratoire (0,75 kW) jusqu'aux broyeurs industriels de ciment et de traitement des minéraux (200 kW). Son système de refroidissement forcé IC416, son bobinage de classe H pour variateur de fréquence, sa compatibilité avec la commande vectorielle sans capteur, sa protection par thermistance PTC et son châssis métrique IEC 72-1 font du YVF2 le remplacement idéal des moteurs de broyeurs à vitesse fixe existants modernisés avec des variateurs de fréquence. La gamme complète est disponible dans le catalogue. section moteur VFDPour les spécifications des entraînements de broyeurs de grande taille supérieurs à 200 kW ou les exigences relatives aux moteurs synchrones, veuillez contacter La Corée toujours puissante.

YVF2 — Données d'entraînement du broyeur à boulets
Gamme de puissance 0,75–200 kW
Plage de vitesses 0–120 Hz
Refroidissement Souffleur forcé IC416
Couple de démarrage 2,5× avec boost VFD
Isolation Fonctionnement avec variateur de fréquence de classe H
Devoir S1 continu
Protection thermistances PTC standard
Altitude Réduire la puissance au-delà de 1 000 m

7. Applications des broyeurs à boulets et des broyeurs à grains

Broyeur à boulets YVF2 à moteur VFD pour le traitement des minéraux et l'exploitation minière (broyage SAG à vitesse variable, vitesse critique) - Corée Ever-Power

Broyeur à boulets pour le traitement des minéraux

Broyeurs à boulets pour le traitement des minerais d'or, de cuivre et de fer, de 0,9 m à 3,0 m de diamètre. Moteur YVF2 quadripolaire de 7,5 à 132 kW, IC416, avec réducteur de rapport 10:1 à 30:1. Fonctionnement à une vitesse comprise entre 65 et 751 TP3T de la vitesse critique, réglable par variateur de fréquence. Fonctionnement continu de 20 à 24 heures (S1). Thermistances PTC obligatoires pour un fonctionnement sans surveillance 24 h/24. Réduction de puissance en fonction de l'altitude pour les sites miniers situés au-dessus de 2 000 m.

 Broyeur à boulets pour ciment avec moteur VFD YVF2, broyeur à vitesse variable en continu, Corée Ever-Power IC416

Variateur de fréquence pour la modernisation d'un broyeur à boulets à ciment

Les broyeurs à ciment sont modernisés avec des variateurs de fréquence (VFD) pour optimiser la vitesse et faciliter le démarrage progressif. Un moteur standard YVF2 quadripolaire de 45 à 200 kW (IC416) remplace les moteurs existants. Le VFD permet de réaliser des économies d'énergie de 5 à 121 TPL en optimisant la vitesse du broyeur pour différents mélanges de ciment. La transmission par engrenages et pignons existante est conservée ; seuls le moteur et le panneau de commande sont changés. Le VFD vectoriel sans capteur est réglé sur l'inertie du broyeur pour un couple de démarrage optimal.
Broyeur à billes pour laboratoire pharmaceutique

Broyeur à billes compact pour applications pharmaceutiques et de recherche, destiné à la réduction de la taille des particules de principes actifs. Moteur YVF2 à 4 pôles, de 0,75 à 3,0 kW, IC416. Contrôle précis de la vitesse (± 0,5 tr/min) pour une distribution granulométrique reproductible. Moteur compatible salle blanche (BXG SS316L pour installation en zone pharmaceutique BPF) disponible sur demande.

Broyeur à céramique et à carreaux

Broyeurs à voie humide pour le traitement des matières premières céramiques (porcelaine, alumine, etc.) destinées à la production de carreaux et d'articles sanitaires. Modèle YVF2 à 4 pôles, puissance de 5,5 à 55 kW. Broyage à voie humide à une vitesse de 68 à 721 Nc. Réglage de la vitesse pour s'adapter aux différentes formulations de pâte céramique et obtenir des niveaux de finesse de broyage variés. Indice de protection IP55 pour une utilisation en milieu industriel.

Broyeur à pigments

Broyage de pigments céramiques, de dioxyde de titane et d'oxyde de fer pour la fabrication de peintures et d'encres. Broyeur YVF2 à 4 pôles, de 2,2 à 22 kW. Contrôle précis de la vitesse pour un contrôle optimal de la granulométrie. Pour le broyage de pigments à base de solvants, spécifier le modèle YB2 Ex d IIB T4 (classement en zone 2 pour les pigments à base de solvants).

Broyeur à barres pour broyage grossier

Broyeurs à barres pour le broyage primaire dans les circuits de traitement des minéraux avant le broyage secondaire par broyeur à boulets. Exigences d'entraînement similaires à celles des broyeurs à boulets : variateur de fréquence YVF2 à 4 pôles de 15 à 132 kW, IC416, 60 à 70% Nc. Les broyeurs à barres fonctionnent généralement à une vitesse inférieure à celle des broyeurs à boulets de même diamètre en raison du risque d'enchevêtrement des barres à haute vitesse.

Production de gros moteurs Ever-Power YVF2 en Corée

Production de moteurs

Test du moteur de broyeur à billes Korea Ever-Power YVF2

Essai de couple élevé

Ingénierie des entraînements de moulins Ever-Power en Corée

Assistance technique

Exportation mondiale de moteurs de moulins Ever-Power de Corée

Exportation mondiale

8. Foire aux questions

Que se passe-t-il si un broyeur à boulets dépasse sa vitesse critique ?

Si la vitesse d'un broyeur à boulets dépasse sa vitesse critique, les boulets sont centrifugés contre la paroi du broyeur et tournent avec celle-ci au lieu de s'écouler en cascade. Le broyage cesse complètement car il n'y a plus de mouvement relatif entre les boulets et la charge de minerai : les boulets tournent simplement à la même vitesse que la surface de la paroi, sans générer de forces d'impact ni d'abrasion. De plus, un fonctionnement au-delà de la vitesse critique déséquilibre la charge de boulets, ceux-ci se répartissant de manière inégale sur la surface de la paroi, ce qui crée des vibrations susceptibles d'endommager les paliers du broyeur et les soudures de la paroi. En pratique, l'effet centrifuge commence à réduire significativement l'efficacité du broyage au-delà d'environ 851 Nc de la vitesse critique, avant l'effet de blocage complet à 1 001 Nc de la vitesse critique. C'est pourquoi la plage de fonctionnement standard de 65 à 801 Nc de la vitesse critique offre une efficacité de broyage optimale avec une marge suffisante en dessous de cette vitesse critique. La limite de vitesse du variateur de fréquence doit être paramétrée dans sa programmation afin d'empêcher le moteur d'entraîner le broyeur au-delà de la vitesse maximale de sécurité, correspondant approximativement à 851 Nc de la vitesse critique.

Est-il possible de moderniser un moteur à vitesse fixe de broyeur à boulets existant avec un système d'entraînement VFD YVF2 ?

Oui, la modernisation d'un broyeur à boulets existant avec un variateur de fréquence (VFD) et un moteur YVF2 est une opération courante d'économie d'énergie dans les cimenteries et les usines de traitement des minéraux. Les étapes clés sont les suivantes : (1) vérifier que le réducteur et le pignon existants peuvent supporter le couple accru généré par la séquence de démarrage assistée par le VFD ; il est parfois nécessaire de remplacer le réducteur lors de la suppression de l'accouplement hydraulique existant qui limitait auparavant le couple de démarrage du moteur à vitesse fixe ; (2) remplacer le moteur standard existant par le YVF2 IC416 de même puissance nominale et de même taille ; les dimensions du châssis IEC étant identiques, le moteur se monte directement sur la plaque de base existante ; (3) installer le VFD dans une armoire de commande moteur adjacente au broyeur ; dimensionner le VFD en fonction du courant nominal du moteur, avec une marge de 10 à 151 TP3T pour l'assistance au démarrage ; (4) mettre en service le VFD avec les paramètres du broyeur ; définir la limite de fréquence maximale, l'assistance au démarrage et la vitesse de montée en régime. Korea Ever-Power peut fournir le moteur YVF2 avec une fiche technique de pré-mise en service documentant les paramètres moteur nécessaires à la programmation du VFD.

Quelle est la durée de vie d'un moteur YVF2 IC416 en service continu dans un broyeur à billes ?

Avec un entretien approprié et une utilisation correcte, un moteur YVF2 IC416 utilisé dans un broyeur à boulets continu de type S1 devrait atteindre une durée de vie de 80 000 à 100 000 heures (environ 10 à 12 ans) avant que le vieillissement de l'isolation des enroulements ne nécessite leur remplacement ou leur rebobinage. Les opérations d'entretien critiques qui prolongent la durée de vie du moteur dans les applications de broyeur à boulets sont les suivantes : remplacement des roulements toutes les 20 000 à 30 000 heures (2,5 à 3,5 ans) selon les recommandations du fabricant pour un fonctionnement continu à charge nominale ; nettoyage du filtre du ventilateur IC416 tous les 3 à 6 mois afin d'éviter toute réduction du débit d'air de refroidissement due à l'accumulation de poussière dans l'entrée d'air du ventilateur ; mesure annuelle de la résistance d'isolation pour détecter toute infiltration d'humidité ou de contaminants ; et vérification périodique des connexions au niveau du bornier afin d'éviter toute surchauffe des connexions due au desserrage des bornes par les vibrations dans l'environnement à fortes vibrations du broyeur. Graissage des roulements principaux du moteur tous les 6 à 12 mois en fonction de leur taille et de la température ambiante. Korea Ever-Power fournit sur demande un programme de maintenance spécifique à la taille du châssis et à la puissance nominale du YVF2.

 

Moteurs à fréquence variable (VFD) pour broyeurs à boulets et broyeurs de broyage Korea Ever-Power · Série YVF2

Vous avez besoin de moteurs à fréquence variable pour l'entraînement de votre broyeur à boulets ou de votre broyeur à grains ?

Variateur de fréquence Ever-Power YVF2 (Corée) : IC416, classe H, couple de démarrage 2,5×, 0–120 Hz, S1 continu, 0,75–200 kW, thermistances PTC. Fiches techniques de modernisation disponibles pour la mise en service des variateurs de fréquence.

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Édité par Cxm

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