1. ボールミルの臨界速度と運転速度
ボールミルの臨界速度とは、粉砕媒体(ボール)に作用する遠心力が重力と等しくなり、ボールが粉砕物の上を転がり落ちるのではなく、ミルシェルと共に回転する回転速度のことです。臨界速度では粉砕作用は起こらず、ボールはシェルに固定され、粉砕物は固体として回転します。すべてのボールミルは、臨界速度以下で運転する必要があります。
ここで、Dはミルの内径(メートル)である。
例 — 直径1.2mのボールミル:
Nc = 42.3 / √1.2 = 42.3 / 1.095 = 38.6 rpm
例 — 直径3.0mのボールミル:
Nc = 42.3 / √3.0 = 42.3 / 1.732 = 24.4 rpm
乾式粉砕ボールミル:70~80%(Nc)
SAGミル:75~85%のNc
70% Ncでの1.2mミル:38.6 × 0.70 = 27.0 rpm
72% Ncでの3.0mミル:24.4 × 0.72 = 17.6 rpm
VFD(可変周波数駆動装置)により、鉱石の硬度や製品目標の変化に合わせて、運転速度を60%から80% Ncまでリアルタイムで調整できます。
ミル駆動モーターとギアボックスからの出力軸回転速度は、ミルの運転に必要な回転数(rpm)と一致させる必要があります。可変周波数駆動装置(VFD)を使用すると、モーター周波数(ひいてはミルの回転速度)を連続的に調整できるため、オペレーターは実際に粉砕する鉱石の種類に応じて、臨界速度の割合を最適化できます。VFDを使用しない場合、ミルは固定ギア比によって決まる臨界速度の一定の割合で運転されます。これは単一鉱石の処理には適していますが、鉱石の種類が多様な鉱物処理プラントには柔軟性に欠けます。
2. ボールミル駆動装置の始動トルク要件
ボールミルが粉砕ボールと鉱石を満載した状態で停止すると、ボールはミルシェルの最下部に沈降して密集します。ボールとミル内壁との間の静止摩擦と、沈降した粉砕物の重力荷重が合わさることで、非常に高い始動トルクが必要となります。これは通常、定格運転トルクの2.0~2.5倍に相当します。この始動トルクは、過剰な始動電流によってモーター巻線を損傷することなく供給されなければなりません。
YVF2モータをトルクブースト制御またはベクトル制御を備えたVFDで駆動する場合、VFDは定格モータ電流を超えずに、ゼロ速度で定格トルクの1.5~2.0倍のモータ始動トルクを供給できます。これは、VFDがモータ磁束を増加させる(低周波数でのV/Hz比を高める)ことで、始動シーケンス中に追加のトルクを発生させることによって実現されます。YVF2クラスH巻線は、この高磁束を低速で絶縁ストレスなく処理します。センサレスベクトルVFD制御は、ボールミル用途において最も正確な始動トルク制御を提供します。
3.VFD速度制御が研削効率を向上させる理由
硬い鉱石は、ボールチャージをより高い角度から落下させる必要があるため、臨界速度のより高い割合(硬い鉱石の場合は72~78% Nc)で運転する必要があります。柔らかい鉱石は、より低い速度(62~68% Nc)でより効率的に粉砕できます。硬い鉱石用に設定された固定速度のミルは、柔らかい鉱石を処理する際に過剰な速度(および過剰なエネルギー消費)で運転されます。VFDを使用すると、オペレーターは柔らかい鉱石の処理期間中にミルの速度を下げて、ミル駆動エネルギーを10~20%節約できます。
鉱石の種類に対して最適速度を超える速度で運転すると、ボールとライナーが不必要に強く衝突し、摩耗が加速します。特定の鉱石に対して最適な速度からミル速度を5%下げることで、ボールの消費量を8~12%、ライナーの摩耗を5~8%削減でき、メンテナンス間隔を延長し、消耗品コストを削減できます。VFDを最適速度に調整することで、処理能力を犠牲にすることなく、この摩耗低減を実現できます。
大型ボールミルモーターの直接始動では、モーターが定格速度に達する際に、定格の5~7倍もの突入電流が発生し、ギアボックスとミルシェルに大きな機械的衝撃を与えます。VFD始動では、モーターを5~15秒かけてゼロから運転速度まで徐々に加速させるため、突入電流がなくなり、ギアボックスにかかるトルク衝撃が60~80%低減されます。これにより、ギアボックスの耐用年数が延び、高負荷始動によるギアボックスの歯やベアリングの損傷頻度が低減されます。
4. ボールミルモーターの電力計算
ミル長さL = 1.5m
ボール充填量:ミル容積30%
ボール密度:7,800 kg/m³(鋼)
供給粒子径F80 = 6,000 μm、製品粒子径P80 = 150 μm
結合仕事指数 Wi = 14 kWh/t (中硬度)
供給速度:2.0トン/時
W = 140 × 0.00775 = 1.085 kWh/t
ミル動力 = 1.085 × 2.0 t/h = 2.17 kW (ミルシェル部)
駆動効率0.92の場合、モーター出力は2.17÷0.92=2.36kWとなる。
始動トルク係数2.5の場合:最大モーター出力=5.9kW
→ YVF2 4極 3.0 kW IC416(運転時)を選択し、VFDトルクを2.5倍にブーストして始動します。
ボンド式は、ミルサイズ決定のための比粉砕エネルギーの推定値を提供します。30kWを超える大型工業用ボールミルで正確なモーター選定を行うには、ミル直径、供給サイズ、製品サイズ、鉱石加工指数に対する補正係数を加えた完全なボンド式計算を使用してください。Korea Ever-Powerは、モデルの不確実性やプロセスの変動性を考慮するため、VFDミル駆動の場合、計算されたモーター出力に1.25のサービス係数を適用することを推奨しています。
5. S1 連続運転および熱に関する考慮事項
セメント、鉱業、鉱物処理などの産業用ボールミルは、通常、1日20~24時間S1連続運転を行い、計画的なメンテナンス間隔(通常は週1回または2週間に1回)とライナー交換のための停止時のみ停止します。YVF2モーターは、運転点(ミルが選択した臨界速度の割合での運転電力)においてS1連続運転定格である必要があります。IC416ブロワーは、定格の40%から100%までの任意の速度でこのS1定格が維持されるようにします。
高地での鉱山用途(南米やアフリカの多くの鉱山は標高2,000~4,500m)では、冷却空気密度の低下に対応するため、モータの出力低下が必要となります。標高2,500mでは、空気密度は海面の約74%となり、モータの冷却能力が低下します。標準IEC定格低下:標高1,000mを超える場合は、1,000mあたり0.92の力率を適用します。標高3,000mでは、定格出力の1 − (2 × 0.08) = 0.84で定格低下します。標高低下を補償するために、より大きなYVF2フレームを指定するか、設置標高におけるS1連続定格として、定格低下した出力のモータを指定します。
6. 韓国エバーパワー社製 YVF2 ミル駆動装置仕様
韓国エバーパワーのYVF2シリーズは、0.75kWの小型実験室用ミルから200kWの中規模セメント・鉱物処理ミルまで、ボールミル、ロッドミル、粉砕ミルのVFDドライブ向けに、インバータ駆動モーターの仕様をすべて網羅しています。IC416強制冷却システム、クラスH VFD駆動巻線、センサレスベクトル制御互換性、PTCサーミスタ保護、IEC 72-1メートルフレームにより、YVF2は、VFD駆動システムに改造される既存の固定速度ミルモーターの適切な代替品となります。全製品ラインナップは、 VFDモータ部200kWを超える大型ミル駆動仕様または同期モーター要件については、お問い合わせください。 韓国エバーパワー.
| パワーレンジ | 0.75~200kW |
| 速度範囲 | 0~120Hz |
| 冷却 | IC416強制送風機 |
| 始動トルク | VFDブーストで2.5倍 |
| 絶縁 | クラスH VFD(可変周波数駆動装置)使用 |
| 義務 | S1連続 |
| 保護 | PTCサーミスタ標準 |
| 高度 | 1,000mを超えると出力が低下する |
7. ボールミルおよび粉砕ミルの用途
鉱物処理用ボールミル
直径0.9m~3.0mの金、銅、鉄鉱石処理用ボールミル。YVF2 4極7.5~132kW IC416、ギア駆動10:1~30:1。VFD調整により臨界速度65~75%で動作。S1連続運転は1日20~24時間。24時間無人運転にはPTCサーミスタが必須。標高2,000m以上の高地鉱山では高度による出力低下が適用されます。 |
セメントボールミル改造用VFD
セメント粉砕ミルの既存の固定速度駆動装置を、速度最適化とソフトスタートのためにVFDに改造。既存の標準モーターをYVF2 4極45~200kW IC416に交換。VFDにより、さまざまなセメントブレンドに合わせてミル速度を最適化することで、5~12%のエネルギーを節約。既存のギアとピニオン駆動装置はそのまま維持。モーターと制御盤のみを交換。センサーレスベクトルVFDをミルの慣性に合わせて調整し、最適な始動トルクを実現。 |
API粒子径縮小用小型医薬品・研究用ボールミル。YVF2 4極、0.75~3.0kW、IC416モーター搭載。±0.5rpmの精密な速度制御により、再現性の高い粒子径分布を実現。必要に応じてクリーンルーム対応モーターもご用意(医薬品GMPエリア設置用はBXG SS316L)。
タイルおよび衛生陶器製造用の磁器、アルミナ、セラミック原料湿式粉砕機。YVF2 4極、出力5.5~55kW。68~72% Ncの湿式粉砕に対応。異なる粉砕粒度目標を必要とする様々なセラミック原料組成に対応する速度制御機能。湿式粉砕を行う建築環境向けにIP55規格に準拠。
塗料・インク製造用のセラミック顔料、二酸化チタン、酸化鉄顔料の粉砕。YVF2 4極、出力2.2~22kW。粒子径目標に合わせた精密な速度制御が可能。溶剤系顔料を粉砕する場合は、溶剤系顔料領域におけるゾーン2分類に対応するYB2 Ex d IIB T4を指定してください。
ロッドミルは、鉱物処理回路におけるボールミルによる二次粉砕前の粗粉砕に使用されます。駆動要件はボールミルと同様で、YVF2 4極 15~132 kW IC416、VFD制御は60~70% Ncです。ロッドミルは、高速回転時にロッドが絡まるリスクがあるため、通常、同じ直径のボールミルよりも運転速度が低くなります。




8. よくある質問
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