烧结皮带上料系统变频改造.docx

烧结皮带上料系统变频改造配料控制是烧结工艺的第1步它决定着烧结矿的产品性能及技术指标。随着计算机工业应用的普及各厂普遍采用电子秤和PLC控制技术实现了皮带上料和配料的自动化。皮带配料控制系统的执行机构传统上采用滑差电机调速控制与皮带电子秤连接可以接收4~20mA信号对控制电机进行大范围的无级调速手/自动之间是无扰动切换。由于工业现场粉尘大料粒不稳料的湿度不匀当调节范围较小低速运行时滑差电机转速波动大调节效果不好容易发热损坏电机。另外滑差电机价格较高维修工作量大更换不方便无法满足现代企业生产的节奏逐渐被变频调速电机取代。针对上述问题山西新临钢烧结厂于2001年1月对配料系统执行机构进行改造用变频器代替了滑差调速。在改造过程中出现过不少问题调速稳定性达不到要求经过一个月观察、分析找出原因问题得到解决。2自动配料系统的组成改造后的配料控制系统以单个圆盘组成一个闭环回路如图1所示。图1配料系统单圆盘控制组成临钢烧结厂配料系统共12个圆盘这样就有12个如图1的单回路仪表控制系统。多台仪表配料秤与计算机通过RS-485通讯完成料种料量的分类设定与采集汇总各种生产数据统一操作指挥实现了配料系统的自动化。过去的执行机构如图2所示。具体改造步骤为:将滑差调速控制器更换为变频器;调速电机由滑差电机改为三相异步电机;改进现场操作箱控制原理实现变频器手/自动切换。我厂选用的变频器是西门子MMV变频器变频器外部接线如图3。图2滑差调速控制图3中几个接口功能简单说明如下:(5、6、7、16、等接口的功能可通过对变频器设定参数来定义)5-开机信号＞+10V时有效控制;6-自动工作信号＞+10V时有效＜+10V时手动调节有效;7-复位信号＞+10V上升沿时有效;16-停机信号＜+10V时有效。3改造中应注意的问题(1)首先应确保变频器工作现场干扰小这是变频器稳定工作的前提。常见措施有:敷设线缆需屏蔽措施与强电线路保持一定距离且不同槽避免谐波信号和电磁干扰;控制接地措施要好当厂区电气接地网阻小于4Ω时机壳可接至厂区电器专业接地网否则独立接地。屏蔽接地应设置单独接地系统。(2)变频器外围线路要有良好措施这是变频器稳定工作的保障。具体如下:A)变频器类型自选其中可设定参数的接口要与接线图对应。B)变频器开机及手/自动切换时应有滤波电容。如图3中电容C1、C2大约为0.47μF起交流滤波作用有效降低了电源系统干扰。我厂改造时加与不加滤波电容效果明显不同。C)开机时R、C回路充放电造成瞬间滞后可确保变频器复位信号优先于开机信号使变频器能正常启动和稳定工作。D)仪表输出的PID信号应调整为4~20mA且与变频器隔离防止0~10mA时容易出现的零点漂移。E)现场操作箱中的手/自动开关及继电器选型要可靠保护措施要好因现场环境恶劣粉尘大温度高容易造成系统控制瞬间暂停。(3)适当选择变频器控制方式这是提高变频器工作效率的关键。我厂选择矢量控制方式。图3变频器的外部接线图变频器一般有四种控制模式可选:线性电压/频率方式、磁通电流控制(FCC)平方电压/频率关系矢量控制。变频器能否稳定工作是调试的重点也是难点我厂选用的变频器是西门子MMV变频器为得到最好的动态调速性能将原出厂调试的转差率调速方式改为免测速矢量控制方式。配料秤每秒扫描一次现场传感器送回的称量数据并且根据这些数据计算出新的PID控制信号发给调速系统所以系统始终处于动态工作过程。转差率调速方式虽然能够维持磁通和转矩恒定但他基本关系是从稳态机械特性推导出来动态转矩仍未得到控制。原料中存在大块物料是难免的大块物料的卡阻会形成突加负载而且落在皮带秤上会引起传感器的信号波动。如果能在负载突加时迅速将电磁转矩提上来即可获得较快的恢复时间和较小的动态速降调速的动态性能归根结底是对电磁转矩的调整。在直流调速系统中电流、转速双闭环调速系统可在四象限中对动态性能进行精确控制矢量控制的基本思路是按照同样旋转磁场这一等效原则建立起来的可以在三相异步电机上模拟直流电机的控制规律实现闭环调速。实践证明这种控制方式非常适合烧结厂配料的工艺要求。当选择测速矢量控制方式时定于电阻测量功能置位变频器第一次运行时将自动测定电机的定子电阻并根据参数表中的电机铭牌数据计算电机常数从而模拟直流电机的控制规律与三相异步电机实现闭环调速。特殊情况下单台烧结机生产时上料量较低需要电机在10Hz以内的