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变频器在氧化铝配料系统中的应用

何金奎
（中铝山西分公司，山西河津043300）

摘要：本文主要讲述了针对氧化铝烧结法配料生产设备存在的不足，采用变频调速技术对其进行了改进，不仅改善生产过程使生料浆指标合格率得到提高，而且实现了节约能源，提高企业经济效益之目的。
关键词：配料；调整；变频控制；节能

1前言
在氧化铝烧结法生产工艺中，配料处于重要的基础地位，配料产品即生料浆质量指标的优劣对后续氧化铝生产作业有着重要的影响。而其主要质量指标钙比、细度、铝硅比及细度是依靠调整进入原料磨的石灰石、混矿石等物料的下料比例及流量（每小时下料重量）来实现。
原来所用设备及方法是：使用两台裙式板式机分别带上述两种物料，依靠调整其驱动电机滑差电机转速来完成，即有技术人员依靠泵称称出不同转速下两种物料的重量，然后简单估算出一系列不同转速所对应两种物料的流量值，列出图表贴在饲料机操作室内，然后饲料机操作人员依照调整指标人员的命令，按照此表内对应值依靠人工调整电机转速来调整下料比例及流量。此方法存在以下不足：一方面由于滑差调速电机本身性能限制，当板式机在低速运行时，板式机的速度往往处于一种不稳定状态，就是在正常调速范围内也经常发生因调速器性能不稳定出现明显的偏差，每过一周左右就需要电工对调速器整体校正一次才能正常使用，而且由于滑差离合器密封性不好，离合器容易被灰尘或异物堵死而造成飞车（失控）现象。致使计量不准确而难以满足生产工艺控制要求，导致出磨生料浆一次入槽合格率低，需要在小槽内进行后续二次甚至三次倒槽调整指标才能合格，使后续工序变得复杂。另一方面板式机的调速仪表在现场且缺少在线检测设备，这就要求饲料机操作人员定期不定期地到现场巡检、记录、计算调整等，劳动强度大。再者板式机较皮带秤维护、清理工作量大，费用高。针对上述问题，我们使用DCS系统、变频调速皮带称及其控制仪表等对该控制系统进行了改造。其控制系统电路图部分如图1所示。
2变频调速系统的工作原理及应用
2.1各部分器件选用及其功能：
DCS系统采用FOXBORO公司I/A，S集散控制系统（此处仅列出与本部分控制相关的功能）其作用
为：（1）据整体工艺流程的情况及设备状况提供两台皮带称（两种物料）的下料比例及流量给定。（2）完成皮带称起动、停止的自动控制，且包括故障报警与停机。（3）完成与其它相关设备的联锁保护控制功能。
控制仪表选用专门针对皮带称设计的一种高性能控制仪表TS900，其作用为：根据DCS提供的给定流量值与皮带称返回的瞬时流量值相比较，通过其内部PID调节器运算后，改变变频器的给定值即皮带称的转速，调整皮带称的瞬时流量使其值与给定流量值相等。
变频器选用LG公司的iG5（3.7kW）系列。
变频调速皮带称选用PTM-1000型。
称重传感器选用 YZC-516-500kg型。
测速传感器选用Ni3-EG08-ANGX型。
2.2工作原理（自动控制）：
以一台皮带秤运行控制为例：首先人工使该台皮带秤控制系统各部分电气回路受电，使其具备自动运行条件：合断路器QF1、QF2及QF3，控制仪表TS900得电、进行自图1控制系统电路图
检，其本身硬件无问
题后向DCS系统发出备妥信号（KA2吸合）即表示允许开车，将SA打至自动位置（KA1吸合）。至此具备自动控制运行的条件，主控室操作人员需要其运行工作时，便可在主控室内通过微机鼠标（DCS系统）起动皮带称，此时KA3线圈得电，其常开接点闭合，变频器起动的同时发出应答信号（KA4吸合）于仪表，仪表得指令后开始工作，它根据DCS所给定流量值调整变频调速皮带称的运行速度。由于皮带称在开始运行时有一段布料过程，故在设定布料时间内仪表不进行PID调节也不进行报警（速度报警除外），但随时进行流量计算和累加值的核算。在布料期间如果检测到负荷率大于30%则认为布料结束，根据此时的差值（即DCS给定流量值与皮带称返回的瞬时流量值的差值）将皮带称的瞬时流量调整到给定流量，3秒后进入正常的PID调节和报警处理，即进入闭环动态控制中，此时随时根据DCS给定值与皮带称的瞬时流量值的差值，通过PID方式调节输出控制信号，控制变频调速皮带称电机的转速，使皮带称所带物料的流量稳定在DCS给定值上，从而达到控制要求。该台皮带秤需要停车时，可在主控室内通过微机鼠标（DCS系统）停车，而不影响其它皮带秤的运行，此时该台皮带秤对应系统部分将处于自动控制运行的备用状态下，即TS900仪表始终处于备妥状态,随时可根据生产需要启动它。
DCS系统一方面可根据生产工艺控制要求及下料总重量自动调整下料比例及流量给定值，另一方面可实现设备的连锁保护控制，即在入磨碱液量低于设定值或磨机跳闸停车时，自动停止皮带秤的运转避免堵磨子进料口的事故发生。而主控室人员仅根据来料情况（断料与否）及后续产