Ⅱ變頻調(diào)速在選礦生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

1、1336PLUS變頻調(diào)速在選礦生產(chǎn)過程中的應(yīng)用 本站  來源：轉(zhuǎn)載  發(fā)布時間：2007-8-24 17:01:41  發(fā)布人：gaoqiangguo減小字體 增大字體 1 引言變頻調(diào)速在過程控制中具有廣泛的應(yīng)用前景。由于變頻調(diào)速的調(diào)速范圍寬、動態(tài)響應(yīng)快、并且具有較高的控制精度，故在生產(chǎn)過程閉環(huán)控制中，已經(jīng)被普遍采用。尤其是以往控制回路中采用調(diào)節(jié)元件如調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行機構(gòu)時，大都可以被“+電機+泵取代。這樣做的好處：1大大節(jié)省電能2防止了調(diào)節(jié)閥維護和更換費用3使控制指標更加穩(wěn)定和精確。在的選型設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體工藝情況和工程特點，

2、選擇適宜的及其相關(guān)的附件，這樣做不僅合理地控制投資，而且更能夠滿足生產(chǎn)工藝的需求。2. 工程背景簡介某選礦廠在進行自動化系統(tǒng)改造前，其22臺焙燒礦石的豎爐煤氣加熱爐的進風口鼓風機的電機沒有調(diào)速裝置，電機其功率根本為45KW處于工頻運行狀態(tài)。煤氣燃燒狀態(tài)只靠手調(diào)加熱煤氣量來保證；7個系列磨機的電振給礦機的給料量的控制是通過調(diào)節(jié)其振動頻率來保證的下料量很不穩(wěn)定；7個系列旋流器給礦壓力的控制是通過調(diào)節(jié)旋流器給礦泵其拖動電機功率根本為75KW出口管路上的閥門開度大小來控制的；5臺濃縮機底流管路內(nèi)礦漿度的控制是通過調(diào)節(jié)其底流泵其拖動電機根本為115KW出口管路上的閥門開度大小來實現(xiàn)的。由于沒有自動化系統(tǒng)

3、，在控制方式上只能靠手動調(diào)節(jié)。這不僅影響到生產(chǎn)工藝指標的實現(xiàn)，而且由于采用“電機+風機/泵+調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)方式，造成浪費電能并且調(diào)節(jié)閥維護、更換費用較大?？傊?，以往的調(diào)節(jié)方式使得生產(chǎn)工藝指標很不穩(wěn)定，生產(chǎn)運行方式很不經(jīng)濟。3. 變頻調(diào)節(jié)控制方案說明(歡送來電咨詢 hnzkwx   ：8  ： ) 我們在對該選礦廠進行自動化系統(tǒng)改造后，通過采用“+電機+風機/泵方案，不僅能夠穩(wěn)定控制住生產(chǎn)工藝指標，而且節(jié)能效果明顯。本選礦自動化系統(tǒng)中，共使用50臺。其中用于豎爐鼓風機風量調(diào)節(jié)的22臺，用于磨機給礦機給礦量調(diào)節(jié)的16臺給礦機改為皮帶給礦機，其電動滾筒功率為2.2KW，用于旋流器給礦

4、壓力調(diào)節(jié)的7臺，用于濃縮機底流濃度調(diào)節(jié)的5臺?？刂品桨刚f明如下：1通過使用對鼓風機拖動電機的調(diào)速，完成22臺豎爐進風量的調(diào)節(jié)，進而完成空/燃比控制。2通過使用對給礦機電動滾筒的調(diào)速，完成磨機給礦量的恒定閉環(huán)控制。3通過使用對旋流器給礦泵池泵拖動電機的調(diào)速，實現(xiàn)旋流器給礦壓力的閉環(huán)控制。4通過使用對濃縮機底流泵拖動電機的調(diào)速完成濃縮機底流礦漿濃度的閉環(huán)控制。4. 系統(tǒng)選型配置與設(shè)計方案系統(tǒng)選型配置與設(shè)計總的原那么為:在保證生產(chǎn)工藝要求并保證生產(chǎn)平安、穩(wěn)定的前提下，盡量節(jié)省投資。1類型的選擇考慮到該選礦生產(chǎn)過程使用的都用于對生產(chǎn)工藝過程的回路控制，在生產(chǎn)工藝制上最終控制指標為：溫度、給礦量、壓力、

5、濃度、生產(chǎn)指標。該過程控制對的質(zhì)量、可靠性要求較高，但對本身的性能指標要求不高。具有普通的U/f控制等功能即可以滿足生產(chǎn)要求，并不需要使用磁場定向矢量控制高性能型。故在選型設(shè)計上，選擇了ROCKWELL 1336PLUS該種為全數(shù)字、交-直-交電壓型、具有組網(wǎng)通訊功能，在控制方式上具有V/F控制和無傳感器矢量控制兩種控制模式，而沒有選用ROCKWELL 1336IMPACT、 1336FORCE磁場定向控制高性能型。2容量的選擇容量的選擇首先考慮了電機功率、電機在正常工頻運行情況下的實際電流大小以及電機的負載類型皮帶給礦機為恒轉(zhuǎn)距類型負載，該鼓風機、泥漿泵為風機/泵類型負載，來作為選擇的容量的

6、主要依據(jù)。同時綜合考慮了安裝地理位置的海拔高度該選礦廠海拔1600M，及安裝場所電磁站內(nèi)的環(huán)境溫度，以及為封閉式且采用柜內(nèi)安裝等因素來適當放大的額定容量。3電網(wǎng)側(cè)元件的選擇由于的整流側(cè)使用的可控硅功率器件，故在的進線側(cè)選擇快速熔斷器進行短路保護。另外，根據(jù)工程現(xiàn)場的供配電情況，在的進線側(cè)都選用了進線電抗器。4負載側(cè)元件的選擇工業(yè)現(xiàn)場中，安裝地點一般遠離電機,即的出線動力電纜長度較長。本工程中使用的出線電纜長度大多在100米以上。以豎爐鼓風機電機為例，其和電機之間連接的動力電纜長度見表一： (歡送來電咨詢 hnzkwx   ：8  ： ) 由于由給電機供電時，線電壓為方波而非

7、正弦波，該電壓波形在電動機終端處疊迭加，稱為反射波現(xiàn)象。該現(xiàn)象在到電機之間動力電纜較長時將發(fā)生。反射波現(xiàn)象會降低電機的絕緣壽命。ROCKWELL使用外加輸出電抗器或電機終結(jié)器Terminiter電器元件來將反射波電壓限制在電機絕緣允許的范圍之內(nèi)。對于出線電纜特別長的情況，可以選用ROCKWELL的長線驅(qū)動器LLD，其可以允許使出線電纜長度在1000米之內(nèi)。在實際的選型設(shè)計中，綜合考慮了出線電纜長度、非鎧裝電纜、電機的絕緣等級等因素，在大多數(shù)的出線端接入了輸出電抗器，少量的出線端接入了電機終接器1204TFB2。對于出線電纜特長的情況如207米，選用了LLD產(chǎn)品。 5一對二電機傳動方案的設(shè)計選礦

8、廠使用的旋流器給礦泵每個生產(chǎn)系列為二泵互備使用生產(chǎn)方式共7個系列，每臺濃縮機底流泵亦為二泵互備使用生產(chǎn)方式共5臺濃縮機?？紤]到旋流器給礦泵、濃縮機底流泵功率較大，其拖動電機單機功率分別為75KW、115KW。如果對每臺電機都配置一臺，那么一次性投資較大。另外，從生產(chǎn)工藝上看，這種與電機一對一配置方式也不十分必要。故在電機傳動方案上采用了一臺分時控制兩臺互備電機的方案，這里稱“一對二電機傳動方案。 針對本工程，使用此方案可以節(jié)省投資100多萬元。該方案的電氣主回路原理如圖一。從圖中可以看出該方案將電器元件安裝到一個電氣柜中，這里稱“變頻切換柜，和電抗器裝到柜中。在該方案的電氣二次回路設(shè)計上，通過

9、安裝在現(xiàn)場操作箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)接觸器KM1-KM5的開閉選擇，實現(xiàn)四種電機控制方式選擇：停機、非變頻手動控制、變頻手動控制、PLC控制模式。其中電機非變頻運行控制模式工頻運行在手動和PLC控制模式下都可以實現(xiàn)，從而保證在故障的情況下，電機能夠繼續(xù)運行。 使用該方案應(yīng)注意以下幾點：兩臺互備電機應(yīng)功率相同或接近；生產(chǎn)工藝上應(yīng)允許變頻切換柜短時停電檢修；在通過PLC或手動控制時，應(yīng)防止帶負荷分斷出線側(cè)的接觸器，這可以延長該接觸器和的使用壽命。 (歡送來電咨詢 hnzkwx   ：8  ： ) 6 與控制器之間的通訊方案的設(shè)計由于該選礦廠自動化系統(tǒng)中使用的較多，并且都是參與生產(chǎn)過

10、程控制閉環(huán)調(diào)節(jié)的。的運行狀態(tài)及起停命令及其頻率給定都是通過其所屬的各個控制站PLC來下達的。但由于安裝的物理位置比擬分散共分散在7個電磁站內(nèi)，并且安裝位置到與其相關(guān)的控制器PLC的安裝位置距離較遠。如果通過硬線最長電纜長度在300米左右完成與控制器之間的信號聯(lián)系將有很多缺點和缺乏：需要大量的施工材料并加大施工的工程量；控制站獲得的信息量小，對的狀態(tài)監(jiān)視能力減弱；在信號的長距離傳輸時，惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境會對信號產(chǎn)生干擾，進而會影響到的穩(wěn)定、準確、可靠運行。 (歡送來電咨詢   ：8  ： ) 考慮到以上幾種因素，在控制器與之間的信號聯(lián)系上，采用ROCKWELL公司的設(shè)備網(wǎng)通訊

11、方案完成。該方案不僅節(jié)省了模擬量、數(shù)字量信號電纜，并且實現(xiàn)了全數(shù)字通訊，充分發(fā)揮了控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，最終實現(xiàn)了對控制站對的智能化監(jiān)控。系統(tǒng)通訊方案框圖如二： 該選礦自動化系統(tǒng)控制器采用的是ROCKWELL公司的Controllogix系統(tǒng)。1336PLUS與之組網(wǎng)通訊有多種方法,其中典型的有: ControlNet通訊、DeviceNet通訊、RS232/RS422/RS485通訊。在本設(shè)計中根據(jù)實際情況，采用了 DeviceNet通訊方案。DeviceNet設(shè)備網(wǎng)是采用CAN總線協(xié)議的典型的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)，其一個網(wǎng)段的通訊距離為500米。其具體實現(xiàn)如下：在相關(guān)的Controllogix控制站機架的

12、插槽上參加一塊1756-DNB通訊模塊，在每臺上都參加一塊1336-GM5通訊模塊。通過通訊電纜1485-P1-A500將相關(guān)的1336-GM5通訊模塊串接在一起，最終接到相關(guān)控制器的1756-DNB通訊模塊上。通過Controllogix系統(tǒng)對進行組態(tài)和通訊，完成控制器與之間的通訊。 5. 在選礦廠的應(yīng)用效果經(jīng)過一年多來的工業(yè)運行說明，該選礦廠自動化系統(tǒng)中選型配置合理，運行穩(wěn)定可靠。即滿足了生產(chǎn)工藝的要求，又有效控制節(jié)省了投資。1回路控制效果工業(yè)運行證明，ROCKWELL1336PLUS的動態(tài)性能、精度和啟動力矩等特性完全可以滿足選礦生產(chǎn)自動化過程控制的要求，到達預(yù)期的控制效果。圖三給出了5

13、#濃縮機底流濃度控制曲線。從中可以看到較好的控制效果。 2節(jié)能效果在選礦進行自動化改造前，采用“電機+泵+調(diào)節(jié)閥方案進行對旋流器給礦壓力、濃縮機底流濃度的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過程中由于電機的轉(zhuǎn)速是不可變的，因此很多能量都消耗到閥門上，造成電能的浪費。閥門的開度越小，浪費的電能越多。采用“+電機+泵方案后，電動機的速度由原來的不可變變?yōu)榭烧{(diào)，電動機根據(jù)控制調(diào)節(jié)的要求實時地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，加之泵類負載電動機的軸輸出功率P與電動機轉(zhuǎn)速n的立方成正比，因此節(jié)能效果比擬明顯。經(jīng)過長期的工業(yè)運行證明了這一點。如該選礦廠某濃縮機底流礦漿管路濃度采用“電機+泵+調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)時，電機原工頻運行時輸入功率在98KW左右，其泵管路

14、上的閥門開度在30%左右。采用“+電機+泵調(diào)節(jié)，將礦漿管路閥門全開，并保證同樣礦漿濃度的前提下，輸出功率在68KW左右。僅此一臺設(shè)備全年就可節(jié)省電20多萬度。3節(jié)省了調(diào)節(jié)閥的維護和更換費用選礦廠使用的調(diào)節(jié)閥都安裝在礦漿管路上。礦漿在管路內(nèi)快速流動時，較高濃度的顆粒狀礦漿流體，會對調(diào)節(jié)閥有較大的磨損。即使使用耐磨性強的材質(zhì)的調(diào)節(jié)閥，也不可防止地需要經(jīng)常和更換，造成較大的維護費用和工作量。選用“+電機+泵對礦漿流量進行調(diào)節(jié)時，可以不用調(diào)節(jié)閥，即可以節(jié)省維護費用，又能保證生產(chǎn)穩(wěn)定。6. 結(jié)束語(歡送來電咨詢 hnzkwx   ：8  ： ) 隨著變頻調(diào)速技術(shù)的開展及其相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量性能的不斷提高，在生產(chǎn)流程行業(yè)大量使用的籠型感應(yīng)電機，有了較為理想并可以完全信賴的調(diào)速設(shè)備。以往在流程行業(yè)廣泛使用的“電機+泵+調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)過程調(diào)節(jié)方式，大多被“+電機+泵調(diào)節(jié)方式所取代，這已經(jīng)和正在給企業(yè)帶來了巨大的效益。這種效益不完全表達在節(jié)能降耗上，而