艾默生變頻器在水泥廠窯尾料漿喂料中的應(yīng)用

1、艾默生變頻器在水泥廠窯尾料漿喂料中的應(yīng)用     1  引言在濕法水泥窯煅燒過程中，窯尾料漿的喂料控制是至關(guān)重要的一環(huán)，它直接關(guān)系到水泥熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。傳統(tǒng)的喂料控制方式有2種:(1)勺式喂料:單位勺的容積一定，通過調(diào)節(jié)直流電機轉(zhuǎn)速來控制喂料量，這是老濕法窖普遍喂料方式，計量較準，但控制較復(fù)雜;(2)采用閥門調(diào)節(jié)，用電磁流量計進行計量的方式，這是近幾年發(fā)展起來的喂料方式，控制較簡便，但閥門執(zhí)行器頻繁動作，易出故障。以上兩種方式料漿泵都是以工頻恒速運行的。如圖1所示為第2種喂料的框圖(第一種把流量計和閥門換為勺式機)，對于料漿泵，具有

2、以下特性:其(流量)qn(轉(zhuǎn)速)，(揚程)hn2，(軸功率)wn3。當流量減小時，如果泵的轉(zhuǎn)速也隨之下降，則軸功率可以降低很多，如果采用改變料漿泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)料漿的流量，就能節(jié)約大量能量。而變頻器具有良好的驅(qū)動性能，包括pid控制等先進控制算法、豐富的控制功能以及節(jié)能節(jié)電等顯著特點，因此可以采用變頻器來對原喂料方式進行改造。    2  系統(tǒng)實現(xiàn)2.1 系統(tǒng)組成新喂料框圖如圖2所示,各環(huán)節(jié)如下:(1) 變頻器:由于美國艾默生公司的變頻器性價比高，選用它的td2000變頻器作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行器;(2) 流量計:流量計為國內(nèi)生產(chǎn)的電磁流量計，輸出為

3、標準420ma電流信號，最大流量為60方/小時;(3) 料漿泵:使用原來的料漿泵(150ng)，密封性較好，低速運行時不漏漿。2.2 軟件設(shè)計由于我廠使用dcs過程控制系統(tǒng)，這為實現(xiàn)喂料的手、自動控制帶來了方便，手、自動切換和控制算法由dcs系統(tǒng)實現(xiàn)，變頻器作為執(zhí)行器，采取雙閉環(huán)控制方式 如圖3所示，外環(huán)為流量控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為變頻器頻率控制環(huán);dcs系統(tǒng)接受實際流量信號和變頻器的頻率信號。設(shè)定流量與實際流量的偏差經(jīng)運算后作為變頻器的頻率設(shè)定信號，與變頻器的實際頻率信號比較，運算結(jié)果作為變頻器的實際頻率信號。由于料漿泵有30m多的揚程，變頻器低于31hz時抽不出漿，而到39hz時,就達到最大流量6

4、0m3，所以我們限定了變頻器的運行頻率，調(diào)節(jié)范圍為31hz39hz，它和dcs系統(tǒng)送出的010v頻率信號對應(yīng)。然而絕大多數(shù)濕法窯都沒有用dcs系統(tǒng)，這可以用變頻器的內(nèi)置pid功能，圖4為它的控制框圖，這種方式充分利用變頻器的功能，外加一個手動和自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，而實現(xiàn)自動喂料時，把測速發(fā)電機的窯速信號(055v)變換成010v信號，經(jīng)比例調(diào)節(jié) 器得到料漿喂料設(shè)定量。喂料分手動和自動2種調(diào)節(jié)方式，手動調(diào)節(jié)由窯頭操作工拫據(jù)窯況來設(shè)定喂料量;當窯況平穩(wěn)正常時，喂料量跟蹤窯速,由窯速快慢自動調(diào)節(jié)喂料量的多少。3控制電路圖   流量設(shè)定信號為010v，接變頻器vci-gnd端子;流量反饋

5、信號為420ma(跳線cn10跳在i側(cè))，接變頻器cci-gnd端子，變頻器采用端子fwd-com控制啟/停。變頻器的頻率信號由fmgnd端子輸出，如圖5所示。    圖5 電路圖4變頻器參數(shù)設(shè)置(1) 電機參數(shù): (根據(jù)電機鉻牌)f146=1 (電機參數(shù)功能塊顯示)f148=38 (電機額定電壓)f149=115 (電機額定電流)    f150=1440 (電機額定轉(zhuǎn)速)f151=75 (電機額定功率) (2) 控制狀態(tài)模式參數(shù):f00=2 (選擇模擬端子給定(vci-gnd)f02=1 (控制端子fwd-com啟停)f

6、19=25 (加速時間)  f10=40 (減速時間)f13=0 (最小模擬輸入量)     f14=30 (最小模擬輸入量對應(yīng)頻率)f15=10 (最大模擬輸入量)  f16=35 (最大模擬輸入量對應(yīng)頻率)(3) 閉環(huán)控制回路參數(shù):使用變頻器內(nèi)置pid控制時設(shè)置。f100=1 (選擇模擬反饋閉環(huán)控制系統(tǒng))f101=1 (選擇vci模擬電壓給定(010v)f103=2 (選擇反饋通道電cci提供電流輸入(020ma)(cn10跳在i側(cè))f104=2 (反饋偏置量)f106=125 (反饋通道增益)f111=0.5 (比例系數(shù))f11

7、2=0.05 (積分時間)5調(diào)試方法(1) 首先使系統(tǒng)開環(huán)運行，檢測流量信號是否正確，并標定流量，使流量與流量計輸出信號420ma對應(yīng)，流量計最大流量60m3/h .(2) 設(shè)置好變頻器相關(guān)參數(shù)。(3) 增加f111的值，直到系統(tǒng)開始振蕩，則取f111=f111振蕩×0.3。(4) 增加f112積分系數(shù)值，直到系統(tǒng)開始振蕩，則取f112=f112×0.5。6  效果分析本系統(tǒng)經(jīng)改造投入運行后，工作穩(wěn)定可靠，操作方便，取得了顯著的經(jīng)濟效益。采用變頻控制，料漿泵啟/停時無沖擊電流，正常運行時相對運行轉(zhuǎn)速較低，使機械損耗減小，漿泵葉輪磨損明顯減小，檢修周期加長，可以不備

8、用料漿泵，機械效率得到提高。本系統(tǒng)另一重要特點是能夠節(jié)約大量電能:改造前料漿泵恒速運行，電流平均為110a，改造后喂相同的料漿，電流降為55a，節(jié)約功率37.5kw(漿泵為75kw)。如果以0.4元/度電來計算，則1個月可節(jié)約電費:37.5×24×30×0.4=10760元， 1年至少可節(jié)約電費10萬元，而料漿泵和流量計共計投入才4萬元，不到半年就可收回成本，而且在新線的土建施工時，由于漿直接抽進窯而少了平衡倉，還可以減少土建高度，費用也相應(yīng)減少。7結(jié)束語在喂料系統(tǒng)中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)了漿泵的速度由實際喂?jié){量的多少來進行自動調(diào)節(jié)，比漿泵在額定轉(zhuǎn)速下運行節(jié)約大量電能，并且可實現(xiàn)喂料自動化，是提高機械效