關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 能量回饋 PLC 破碎機(jī)
AC Variable Frequency Drive System of Concrete Grog
Cracker with PLC Controller
Cui Naxin Zhang Chenghui Wang Yue
Abstract:An AC variable frequency drive system of concrete grog cracker with PLC controller and energy feedback device is suggested to cope with the bumping voltage of the cracker with the technology of energy feedback. It accomplishes logic controls and achieves low-speed and intermittent running.The perbbbbing results show that the system is reliable,saving and feasible.
Keywords:variable frequency energy feedback PLC cracker
1 引言
變頻調(diào)速技術(shù)在我國(guó)水泥行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛。在生產(chǎn)工藝需要調(diào)速的許多環(huán)節(jié)，如回轉(zhuǎn)窯、單冷機(jī)、喂料機(jī)、配料系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、水泵等，以交流變頻調(diào)速取代調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速以及直流調(diào)速已成為一種必然趨勢(shì)。
在水泥粉磨工藝中，球磨機(jī)入磨物料粒度的大小，對(duì)其臺(tái)時(shí)產(chǎn)量影響較大，預(yù)破碎工藝作為提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、降低粉磨電耗的重要途徑，引起了許多水泥企業(yè)的重視。根據(jù)工藝要求，水泥立窯放料每次持續(xù)2～3 min，間隔2～3 min，但目前幾乎所有水泥企業(yè)中破碎機(jī)處于工頻恒速運(yùn)行狀態(tài)，24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成電能的巨大浪費(fèi)，并影響電機(jī)和破碎機(jī)的使用壽命。另一方面，由于破碎機(jī)具有十分大的慣性，不易頻繁啟停，所以即使使用變頻器也難以解決系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的泵升電壓引起保護(hù)電路動(dòng)作，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
針對(duì)系統(tǒng)的以上特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了破碎機(jī)變頻拖動(dòng)PLC控制系統(tǒng)。利用變頻器實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的變頻調(diào)速和軟啟動(dòng)；利用再生能量回饋單元克服破碎機(jī)制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)高的泵升電壓；利用PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯閉環(huán)控制，使破碎機(jī)的工作與立窯放料同步，實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)行。從而在改善工藝控制質(zhì)量的同時(shí)，最大限度地節(jié)約了電能，降低了生產(chǎn)成本?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，節(jié)電率可達(dá)60%以上。
2 粉磨工藝流程
水泥粉磨工藝流程如圖1所示。
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圖1 水泥粉磨工藝流程圖 熟料出窯后由輸送機(jī)送入熟料庫(kù)，熟料、混合材、石膏按重量配比后先入磨前提升機(jī)，再輸送到回轉(zhuǎn)篩?；剞D(zhuǎn)篩篩余粗粒入立式反擊式破碎機(jī)，破碎后的物料再入提升機(jī)。回轉(zhuǎn)篩篩下的細(xì)粒則入水泥磨。成品從旋風(fēng)式選粉機(jī)細(xì)粉出口入成品庫(kù)。立窯每放料一次，由窯口處的遠(yuǎn)紅外測(cè)料儀檢測(cè)到放料信號(hào)后，啟動(dòng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸送物料，每次持續(xù)2～3 min，然后間隔2～3 min，開(kāi)始下一次放料和送料。改造前破碎機(jī)由工頻電源直接供電，在立窯不放料時(shí)則處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)(空轉(zhuǎn)率達(dá)50%)，浪費(fèi)大量能源。再者，破碎機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行速度過(guò)高，即使放料時(shí)也存在嚴(yán)重能源浪費(fèi)。因而對(duì)其進(jìn)行變頻改造能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及工作原理 本系統(tǒng)主要由變頻器、能量回饋裝置、可編程控制器PLC和遠(yuǎn)紅外測(cè)料儀組成?，F(xiàn)分別介紹如下。 |
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圖2 變頻器接線(xiàn)圖 3.2 再生能量回饋裝置 |
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圖3 變頻器和電源再生裝置連接圖 3.3 可編程控制器PLC |
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圖4 PLC接線(xiàn)圖 另外，系統(tǒng)設(shè)有工頻/變頻運(yùn)行切換開(kāi)關(guān)K4以及手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行切換開(kāi)關(guān)K5。在一般情況下系統(tǒng)要求變頻運(yùn)行，K4置于“變頻”位置，X2=on，PLC輸出Y12=on，系統(tǒng)進(jìn)入變頻準(zhǔn)備狀態(tài)；如果變頻器故障，可將K4置于“工頻”位置，X2=off，PLC輸入出Y12=off，破碎機(jī)工頻運(yùn)行，可繼續(xù)使用。K5用于決定破碎機(jī)的工作狀態(tài)是連續(xù)恒頻運(yùn)行還是根據(jù)水泥窯送料信號(hào)斷續(xù)調(diào)頻工作。 |
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圖5 PLC程序流程圖 4 PLC的程序設(shè)計(jì) PLC軟件采用梯形圖語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制、變頻器啟制動(dòng)控制及手動(dòng)/自動(dòng)、工頻/變頻轉(zhuǎn)換和故障自切換等功能。程序框圖如圖5所示。 5 運(yùn)行結(jié)果 上述系統(tǒng)已于1998年8月在山東某水泥廠(chǎng)投入實(shí)際運(yùn)行。系統(tǒng)根據(jù)送料信號(hào)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)啟制動(dòng)運(yùn)行，破碎機(jī)運(yùn)行速度連續(xù)可調(diào)。電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)頻繁軟啟動(dòng)，基本無(wú)啟動(dòng)電流沖擊，啟動(dòng)力矩足夠。系統(tǒng)在變頻運(yùn)行條件下，若變頻器突然故障，則自動(dòng)切換至“工頻”狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)(內(nèi)部可選)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況需要，將有放料信號(hào)時(shí)變頻運(yùn)行給定頻率設(shè)為43 Hz，系統(tǒng)運(yùn)行電流為27 A，運(yùn)行電壓280 V，改造后的系統(tǒng)平均每年耗電5.7萬(wàn)度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄，系統(tǒng)在改造前工作頻率為工頻50 Hz，運(yùn)行電流為32 A，運(yùn)行電壓400 V，平均每年耗電19.42萬(wàn)度。改造后的節(jié)電率為70.6%。該系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)如下。 崔納新（山東工業(yè)大學(xué)） 參考文獻(xiàn) 1，富士公司編.FRENIC5000 G9S使用說(shuō)明手冊(cè).1995 |
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