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艾默生变频器在水泥厂窑尾料浆喂料中的应用_0

2019-06-05 14:14编辑:admin人气:


1 引言

  在湿法水泥窑煅烧过程中,窑尾料浆的喂料控制是至关重要的一环,它直接关系到水泥熟料的产量和质量。传统的喂料控制方式有2种:(1)勺式喂料:单位勺的容积一定,通过调节直流电机转速来控制喂料量,这是老湿法窖普遍喂料方式,计量较准,但控制较复杂;(2)采用阀门调节,用电磁流量计进行计量的方式,这是近几年发展起来的喂料方式,控制较简便,但阀门执行器频繁动作,易出故障。以上两种方式料浆泵都是以工频恒速运行的。如图1所示为第2种喂料的框图(第一种把流量计和阀门换为勺式机),对于料浆泵,具有以下特性:其(流量)qn(转速),(扬程)hn2,(轴功率)wn3。当流量减小时,如果泵的转速也随之下降,则轴功率可以降低很多,如果采用改变料浆泵的转速来调节料浆的流量,就能节约大量能量。而变频器具有良好的驱动性能,包括pid控制等先进控制算法、丰富的控制功能以及节能节电等显著特点,因此可以采用变频器来对原喂料方式进行改造。

2 系统实现

  2.1 系统组成

  新喂料框图如图2所示,各环节如下:

  (1) 变频器:由于美国艾默生公司的变频器性价比高,选用它的td2000变频器作为控制系统的执行器;

  (2) 流量计:流量计为国内生产的电磁流量计,输出为标准4~20ma电流信号,最大流量为60方/小时;

  (3) 料浆泵:使用原来的料浆泵(150ng),密封性较好,低速运行时不漏浆。

  2.2 软件设计

  由于我厂使用dcs过程控制系统,这为实现喂料的手、自动控制带来了方便,手、自动切换和控制算法由dcs系统实现,变频器作为执行器,采取双闭环控制方式如图3所示,外环为流量控制环,内环为变频器频率控制环;dcs系统接受实际流量信号和变频器的频率信号。设定流量与实际流量的偏差经运算后作为变频器的频率设定信号,与变频器的实际频率信号比较,运算结果作为变频器的实际频率信号。由于料浆泵有30m多的扬程,变频器低于31hz时抽不出浆,而到39hz时,就达到最大流量60m3,所以我们限定了变频器的运行频率,调节范围为31hz~39hz,它和dcs系统送出的0~10v频率信号对应。

  然而绝大多数湿法窑都没有用dcs系统,这可以用变频器的内置pid功能,图4为它的控制框图,这种方式充分利用变频器的功能,外加一个手动和自动转换开关,而实现自动喂料时,把测速发电机的窑速信号(0~55v)变换成0~10v信号,经比例调节器得到料浆喂料设定量。

  喂料分手动和自动2种调节方式,手动调节由窑头操作工拫据窑况来设定喂料量;当窑况平稳正常时,喂料量跟踪窑速,由窑速快慢自动调节喂料量的多少。

3 控制电路图

  流量设定信号为0~10v,接变频器vci-gnd端子;流量反馈信号为4~20ma(跳线cn10跳在i侧),接变频器cci-gnd端子,变频器采用端子fwd-com控制启/停。变频器的频率信号由fm-gnd端子输出,如图5所示。

4 变频器参数设置

  (1) 电机参数: (根据电机铬牌)

  f146=1 (电机参数功能块显示)

  f148=38 (电机额定电压)

  f149=115 (电机额定电流)

  f150=1440 (电机额定转速)

  f151=75 (电机额定功率)

  (2) 控制状态模式参数:

  f00=2 (选择模拟端子给定(vci-gnd))

  f02=1 (控制端子fwd-com启停)

  f19=25 (加速时间) f10=40 (减速时间)

  f13=0 (最小模拟输入量)

  f14=30 (最小模拟输入量对应频率)

  f15=10 (最大模拟输入量)

  f16=35 (最大模拟输入量对应频率)

  (3) 闭环控制回路参数:使用变频器内置pid控制时设置。

  f100=1 (选择模拟反馈闭环控制系统)

  f101=1 (选择vci模拟电压给定(0~10v)

  f103=2 (选择反馈通道电cci提供电流输入(0~20ma)(cn10跳在i侧))

  f104=2 (反馈偏置量)

  f106=125 (反馈通道增益)

  f111=0.5 (比例系数)

  f112=0.05 (积分时间)

5 调试方法

  (1) 首先使系统开环运行,检测流量信号是否正确,并标定流量,使流量与流量计输出信号4~20ma对应,流量计最大流量60m3/h 。

  (2) 设置好变频器相关参数。

  (3) 增加f111的值,直到系统开始振荡,则取f111=f111振荡0.3。

  (4) 增加f112积分系数值,直到系统开始振荡,则取f112=f1120.5。

6 效果分析

  本系统经改造投入运行后,工作稳定可靠,操作方便,取得了显著的经济效益。采用变频控制,料浆泵启/停时无冲击电流,正常运行时相对运行转速较低,使机械损耗减小,浆泵叶轮磨损明显减小,检修周期加长,可以不备用料浆泵,机械效率得到提高。本系统另一重要特点是能够节约大量电能:改造前料浆泵恒速运行,电流平均为110a,改造后喂相同的料浆,电流降为55a,节约功率37.5kw(浆泵为75kw)。如果以0.4元/度电来计算,则1个月可节约电费:37.524300.4=10760元,1年至少可节约电费10万元,而料浆泵和流量计共计投入才4万元,不到半年就可收回成本,而且在新线的土建施工时,由于浆直接抽进窑而少了平衡仓,还可以减少土建高度,费用也相应减少。

7 结束语

  在喂料系统中应用变频调速技术,实现了浆泵的速度由实际喂浆量的多少来进行自动调节,比浆泵在额定转速下运行节约大量电能,并且可实现喂料自动化,是提高机械效率和减少能耗的有效方法。特别是美国艾默生变频器作为控制系统的执行器,稳定性好,控制精度高,其变频器产品在我厂大量使用,其中75kw的变频器近60台,收到了良好的节能效果。

(来源:未知)

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