1、.：.；1336PLUS變頻調速在選礦消費過程中的運用本站來源：轉載發(fā)布時間：2007-8-24 17:01:41發(fā)布人：gaoqiangguo減小字體 增大字體 1 引言變頻調速在過程控制中具有廣泛的運用前景。由于變頻調速的調速范圍寬、動態(tài)呼應快、并且具有較高的控制精度，故在消費過程閉環(huán)控制中，曾經(jīng)被普遍采用。尤其是以往控制回路中采用調理元件如調理閥作為執(zhí)行機構時，大都可以被“ HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器+電機+泵取代。這樣做的益處：1大大節(jié)省電能2防止了調理閥維護和改換費用3使控制目的更加穩(wěn)定和準確。在 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器

2、的選型設計中，應根據(jù)現(xiàn)場的詳細工藝情況和工程特點，選擇適宜的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器及其相關的附件，這樣做不僅合理地控制投資，而且更可以滿足消費工藝的需求。2. 工程背景簡介某選礦廠在進展自動化系統(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速安裝，電機其功率根本為45KW處于工頻運轉形狀。煤氣熄滅形狀只靠手調加熱煤氣量來保證；7個系列磨機的電振給礦機的給料量的控制是經(jīng)過調理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經(jīng)過調理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

3、礦漿度的控制是經(jīng)過調理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)，在控制方式上只能靠手動調理。這不僅影響到消費工藝目的的實現(xiàn)，而且由于采用“電機+風機/泵+調理閥調理方式，呵斥浪費電能并且調理閥維護、改換費用較大?？傊?，以往的調理方式使得消費工藝目的很不穩(wěn)定，消費運轉方式很不經(jīng)濟。3. 變頻調理控制方案闡明(歡迎來電咨詢 HYPERLINK hnzkwx t _blank 鄭州中鑫自動化設備hnzkwx 手機：37132021 ) 我們在對該選礦廠進展自動化系統(tǒng)改造后，經(jīng)過采用“ HYPERLINK bpqjs t _b

4、lank 變頻器+電機+風機/泵方案，不僅可以穩(wěn)定控制住消費工藝目的，而且節(jié)能效果明顯。本選礦自動化系統(tǒng)中，共運用 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器50臺。其中用于豎爐鼓風機風量調理的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器22臺，用于磨機給礦機給礦量調理的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器16臺給礦機改為皮帶給礦機，其電動滾筒功率為2.2KW，用于旋流器給礦壓力調理的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器7臺，用于濃縮機底流濃度調理的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器5臺。控制方案闡

5、明如下：1經(jīng)過運用 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器對鼓風機拖動電機的調速，完成22臺豎爐進風量的調理，進而完成空/燃比控制。2經(jīng)過運用 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器對給礦機電動滾筒的調速，完成磨機給礦量的恒定閉環(huán)控制。3經(jīng)過運用 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器對旋流器給礦泵池泵拖動電機的調速，實現(xiàn)旋流器給礦壓力的閉環(huán)控制。4經(jīng)過運用 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器對濃縮機底流泵拖動電機的調速完成濃縮機底流礦漿濃度的閉環(huán)控制。4. HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器系統(tǒng)

6、選型配置與設計方案 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器系統(tǒng)選型配置與設計總的原那么為:在保證消費工藝要求并保證消費平安、穩(wěn)定的前提下，盡量節(jié)省投資。1 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器類型的選擇思索到該選礦消費過程運用的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器都用于對消費工藝過程的回路控制，在消費工藝制上最終控制目的為：溫度、給礦量、壓力、濃度、消費目的。該過程控制對 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的質量、可靠性要求較高，但對 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器本身的性能目的要求不高

7、。 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器具有普通的U/f控制等功能即可以滿足消費要求，并不需求運用磁場定向矢量控制高性能型 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器。故在 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器選型設計上，選擇了ROCKWELL 1336PLUS HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器該種 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器為全數(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方式，而沒有選用ROCKWELL 1336IMPACT、 1336

8、FORCE磁場定向控制高性能型 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器。2 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器容量的選擇 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器容量的選擇首先思索了電機功率、電機在正常工頻運轉情況下的實踐電流大小以及電機的負載類型皮帶給礦機為恒轉距類型負載，該鼓風機、泥漿泵為風機/泵類型負載，來作為選擇 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的容量的主要根據(jù)。同時綜合思索了 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器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的環(huán)境溫度

9、，以及 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器為封鎖式且采用柜內安裝等要素來適當放大 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的額定容量。3 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器電網(wǎng)側元件的選擇由于 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的整流側運用的可控硅功率器件，故在 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的進線側選擇快速熔斷器進展短路維護。另外，根據(jù)工程現(xiàn)場的供配電情況，在 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的進線側都選用了進線電抗器。4 HYPERLINK bpqjs t _

10、blank 變頻器負載側元件的選擇工業(yè)現(xiàn)場中， HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器安裝地點普通遠離電機,即 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的出線動力電纜長度較長。本工程中運用的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器出線電纜長度大多在100米以上。以豎爐鼓風機電機為例，其 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器和電機之間銜接的動力電纜長度見表一： (歡迎來電咨詢 HYPERLINK hnzkwx t _blank 鄭州中鑫自動化設備hnzkwx 手機：37132021 ) 由于由

11、HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器給電機供電時，線電壓為方波而非正弦波，該電壓波形在電動機終端處疊迭加，稱為反射波景象。該景象在 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器到電機之間動力電纜較長時將發(fā)生。反射波景象會降低電機的絕緣壽命。ROCKWELL HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器運用外加輸出電抗器或電機終結器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。對于 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器出線電纜特別長的情況，可以選用ROCKWELL的長線驅動器LLD，其可以允許使 HYPER

12、LINK bpqjs t _blank 變頻器出線電纜長度在1000米之內。在實踐的選型設計中，綜合思索了 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器出線電纜長度、非鎧裝電纜、電機的絕緣等級等要素，在大多數(shù) HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的出線端接入了輸出電抗器，少量 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的出線端接入了電機終接器1204TFB2。對于 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器出線電纜專長的情況如207米，選用了LLD產(chǎn)品。 5 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器一對二電機傳動方案的

13、設計選礦廠運用的旋流器給礦泵每個消費系列為二泵互備運用消費方式共7個系列，每臺濃縮機底流泵亦為二泵互備運用消費方式共5臺濃縮機。思索到旋流器給礦泵、濃縮機底流泵功率較大，其拖動電機單機功率分別為75KW、115KW。假設對每臺電機都配置一臺 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器，那么一次性投資較大。另外，從消費工藝上看，這種 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器與電機一對一配置方式也不非常必要。故在電機傳動方案上采用了一臺 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器分時控制兩臺互備電機的方案，這里稱“ HYPERLINK bpqjs t _

14、blank 變頻器一對二電機傳動方案。 針對本工程，運用此方案可以節(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， HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器和電抗器裝到 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器柜中。在該方案的電氣二次回路設計上，經(jīng)過安裝在現(xiàn)場操作箱上的轉換開關實現(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控制方式。其中電機非變頻運轉控制方式工頻運轉在手動和PLC控制方式下都可以實現(xiàn)，從而保證在 HYPERLINK

15、bpqjs t _blank 變頻器缺點的情況下，電機可以繼續(xù)運轉。 運用該方案應留意以下幾點：兩臺互備電機應功率一樣或接近；消費工藝上應允許變頻切換柜短時停電檢修；在經(jīng)過PLC或手動控制 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器時，應防止帶負荷分斷 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器出線側的接觸器，這可以延伸該接觸器和 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的運用壽命。 (歡迎來電咨詢 HYPERLINK hnzkwx t _blank 鄭州中鑫自動化設備hnzkwx 手機：37132021 ) 6 HYP

16、ERLINK bpqjs t _blank 變頻器與控制器之間的通訊方案的設計由于該選礦廠自動化系統(tǒng)中運用的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器較多，并且都是參與消費過程控制閉環(huán)調理的。 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的運轉形狀及起停命令及其頻率給定都是經(jīng)過其所屬的各個控制站PLC來下達的。但由于 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器安裝的物理位置比較分散共分散在7個電磁站內，并且 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器安裝位置到與其相關的控制器PLC的安裝位置間隔 較遠。假設經(jīng)過硬線最長電纜長度在300米左

17、右完成 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器與控制器之間的信號聯(lián)絡將有很多缺陷和缺乏：需求大量的施工資料并加大施工的工程量；控制站獲得的信息量小，對 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的形狀監(jiān)視才干減弱；在信號的長間隔 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 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的穩(wěn)定、準確、可靠運轉。 (歡迎來電咨詢 HYPERLINK hnzkwx t _blank 鄭州中鑫自動化設備 HYPERLINK hnzkwx hnzkwx 手機：37132021 ) 思索

18、到以上幾種要素，在控制器與 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器之間的信號聯(lián)絡上，采用ROCKWELL公司的設備網(wǎng)通訊方案完成。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)揚了控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，最終實現(xiàn)了對控制站對 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器的智能化監(jiān)控。 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器系統(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)。 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器1336PLUS與之組網(wǎng)通訊有多種方法,其中典型的

19、有: ControlNet通訊、DeviceNet通訊、RS232/RS422/RS485通訊。在本設計中根據(jù)實踐情況，采用了 DeviceNet通訊方案。DeviceNet設備網(wǎng)是采用CAN總線協(xié)議的典型的設備級網(wǎng)絡，其一個網(wǎng)段的通訊間隔 為500米。其詳細實現(xiàn)如下：在相關的Controllogix控制站機架的插槽上參與一塊1756-DNB通訊模塊，在每臺 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器上都參與一塊1336-GM5通訊模塊。經(jīng)過通訊電纜1485-P1-A500將相關的 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器1336-GM5通訊模塊串接在一同，最終接

20、到相關控制器的1756-DNB通訊模塊上。經(jīng)過Controllogix系統(tǒng)對 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器進展組態(tài)和通訊，完成控制器與 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器之間的通訊。 5. HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器在選礦廠的運用效果經(jīng)過一年多來的工業(yè)運轉闡明，該選礦廠自動化系統(tǒng)中 HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器選型配置合理，運轉穩(wěn)定可靠。即滿足了消費工藝的要求，又有效控制節(jié)省了投資。1回路控制效果工業(yè)運轉證明，ROCKWELL1336PLUS HYPERLINK bpqjs t _bla

21、nk 變頻器的動態(tài)性能、精度和啟動力矩等特性完全可以滿足選礦消費自動化過程控制的要求，到達預期的控制效果。圖三給出了5#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)能效果在選礦進展自動化改造前，采用“電機+泵+調理閥方案進展對旋流器給礦壓力、濃縮機底流濃度的調理，在調理過程中由于電機的轉速是不可變的，因此很多能量都耗費到閥門上，呵斥電能的浪費。閥門的開度越小，浪費的電能越多。采用“ HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器+電機+泵方案后，電動機的速度由原來的不可變變?yōu)榭烧{，電動機根據(jù)控制調理的要務虛時地調理轉速，加之泵類負載電動機的軸輸出功率P與電動機轉速n的立方成正比，因此節(jié)能效果比較明顯。經(jīng)過長期的工業(yè)運轉證明了這一點。如該選礦廠某濃縮機底流礦漿管路濃度采用“電機+泵+調理閥調理時，電機原工頻運轉時輸入功率在98KW左右，其泵管路上的閥門開度在30%左右。采用“ HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器+電機+泵調理，將礦漿管路閥門全開，并保證同樣礦漿濃度的前提下， HYPERLINK bpqjs t _blank 變頻器輸出功率在68KW左右。僅此一臺設備全年就可節(jié)省電20多萬度。3節(jié)省了調理閥的維護和改換費用選礦廠運