離心機(jī)制動(dòng)方式改造側(cè)記

摘要：本文介紹了離心機(jī)制動(dòng)方式改造的特點(diǎn)及反饋制動(dòng)單元應(yīng)用于離心機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本情況。
關(guān)鍵詞：變頻器  離心機(jī)   反饋制動(dòng)單元
Abstract: This article introduces the feature of the transform in braking of centrifugal machine  also the application of the power feedback braking unit in the variable-frequency control system of  centrifugal machine   
Key words:   inverter  centrifugal machine  power feedback braking unit  
一、引言
石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司是國(guó)內(nèi)主要的維生素C生產(chǎn)企業(yè)。公司一直努力進(jìn)行技術(shù)改造，利用先進(jìn)的控制工藝及控制技術(shù)，降低成本，提高工作效率。此次對(duì)離心機(jī)的控制系統(tǒng)改造正是對(duì)以前舊設(shè)備進(jìn)行的重要改造之一。
離心機(jī)是維生素C生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用最多的料液分離設(shè)備，它能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)晶體與溶解母液的分離。經(jīng)過(guò)十多年的使用，原來(lái)的電氣控制顯得有些落后于工藝的發(fā)展，尤其是降速時(shí)間太長(zhǎng)，工作效率較低，成為工藝改進(jìn)的主要制約因素。如果采取增加機(jī)器設(shè)備的方法，不但投資大，還要受到安裝條件限制，因此采取改造原來(lái)的控制系統(tǒng)的辦法，采用反饋制動(dòng)單元配合變頻調(diào)速控制，以解決上述問(wèn)題。現(xiàn)以舊線提煉二工段一號(hào)離心機(jī)技術(shù)改造為例，介紹有關(guān)情況。
二、離心機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)介紹
1、設(shè)備機(jī)械參數(shù)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)      YB180L-4B5  22KW
電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速  1470rpm
轉(zhuǎn)鼓直徑        1500mm
有效容積        600L  
轉(zhuǎn)鼓最高轉(zhuǎn)速    850rpm
洗料速度        80rpm
加料速度        80rpm
最大裝料量      800Kg
變頻器型號(hào)      FRN22G11S-4CX
2、制動(dòng)單元選用及電氣控制系統(tǒng)原理
離心機(jī)是一種大慣量恒轉(zhuǎn)矩設(shè)備，正是這種機(jī)械特性使得制動(dòng)單元成為離心機(jī)運(yùn)行控制主要部件之一，對(duì)于離心機(jī)的工藝控制和機(jī)械效率的提高都有非常重要的意義。離心機(jī)降速時(shí)，如果采用自由停車，離心機(jī)的實(shí)際停車時(shí)間將超過(guò)2小時(shí)，這對(duì)于離心機(jī)使用及工藝控制都有很大的制約，采用機(jī)械制動(dòng)方式，對(duì)于較大容量的離心機(jī)來(lái)說(shuō)，不但時(shí)間太長(zhǎng)，控制和安全方面則存在較大的隱患；所以只能利用變頻調(diào)速制動(dòng)方式。在利用變頻調(diào)速制動(dòng)時(shí)，變頻器的設(shè)定制動(dòng)時(shí)間較短，由于離心機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器的輸出同步轉(zhuǎn)速高，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)使得變頻器直流母線電壓升高，如果不能把這部分能量消耗掉，使得直流母線電壓保持在正常范圍內(nèi)，變頻器將出現(xiàn)直流過(guò)電壓報(bào)警故障而不能正常工作；為了消耗掉這部分再生能量，使用制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻互相配合，在制動(dòng)單元檢測(cè)到直流母線電壓超過(guò)正常工作范圍值時(shí)，打開(kāi)直流母線和制動(dòng)電阻之間的電路通道，將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生電能消耗在制動(dòng)電阻上，從而限制直流母線電壓，使得降速過(guò)程正常進(jìn)行。
受到技術(shù)及成本上的限制，以前的離心機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家都采用上述能耗制動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生電能直接消耗在制動(dòng)電阻上，大量的再生制動(dòng)電能得不到利用，更由于制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻在配備上受到配電室環(huán)境限制，從功率上不能做的太大，否則大量的發(fā)熱將會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)單元及變頻器過(guò)熱保護(hù)，影響的生產(chǎn)的順利進(jìn)行。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，能量反饋式制動(dòng)單元逐漸得到開(kāi)發(fā)和利用，進(jìn)口反饋制動(dòng)單元由于價(jià)格高，回收期長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用大，維護(hù)水平要求較高，因此在使用上受到限制。近期國(guó)產(chǎn)反饋制動(dòng)單元的出現(xiàn)，使得反饋制動(dòng)單元的應(yīng)用變得較為現(xiàn)實(shí)。
由眾多國(guó)內(nèi)外的反饋制動(dòng)單元中，我們選用深圳加能電子科技有限公司生產(chǎn)的IPC-PF-1s型能量反饋制動(dòng)單元，其特點(diǎn)如下：
1、IPC-PF-1s高效，低噪，綠色環(huán)保。
2、適用于所有380-460伏的通用變頻器。
3、IPC-PF-1s會(huì)自動(dòng)測(cè)量再生電能的大小，自動(dòng)計(jì)算最佳制動(dòng)力矩，用戶不必設(shè)定任何參數(shù)。
4、較高的性價(jià)比。
5、接線簡(jiǎn)便易行，制動(dòng)效果較好。
其技術(shù)指標(biāo)和特點(diǎn)如表1所示。
其電氣接線原理圖見(jiàn)圖1

3、參數(shù)設(shè)置
    由于反饋制動(dòng)單元的接入，使得工藝控制參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因此對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定。具體主要變頻器參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表2。為了保證轉(zhuǎn)速提升的平穩(wěn)性，需要合理選擇加速方式，通過(guò)實(shí)踐證明，選用S曲線啟停方式非常適合轉(zhuǎn)速的提升，即電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)以較小的加速度運(yùn)行，有利于混合料液在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中更好的均勻分布，然后再以與加速時(shí)間相應(yīng)的加速度提高轉(zhuǎn)速，接近設(shè)定速度時(shí)，再以較小的加速度運(yùn)行至設(shè)定值；減速過(guò)程與加速過(guò)程相似。這種運(yùn)行控制方式不但能夠有效地減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)的沖擊電流，有效地提高離心機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，還能夠使反饋制動(dòng)單元反饋到電網(wǎng)的電流變得較為平緩，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
4、工藝過(guò)程
 SD-1500吊帶離心機(jī)是遼陽(yáng)藥機(jī)生產(chǎn)的主要離心機(jī)品種，在舊線提煉二工段主要完成古龍酸的晶體與母液的分離。工藝過(guò)程為：進(jìn)料過(guò)程—升速過(guò)程—高速甩料過(guò)程—降速過(guò)程—洗料過(guò)程—升速過(guò)程—高速甩料過(guò)程—降速過(guò)程—出料過(guò)程。具體工藝過(guò)程及時(shí)間控制參數(shù)見(jiàn)表3  ，通過(guò)表3可以看出，由于降速時(shí)間大大減少，使得工作效率提高26%，已經(jīng)能夠滿足所需要的工藝改進(jìn)要求。因此改造設(shè)備是較為成功的。



5、節(jié)能分析      
由于采用了反饋制動(dòng)單元，將離心機(jī)帶料的轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)勢(shì)能在降速時(shí)轉(zhuǎn)化為電能直接反饋回電網(wǎng)，因此將節(jié)約大量的電能，減少相應(yīng)的電費(fèi)支出。經(jīng)過(guò)測(cè)算，每車料經(jīng)過(guò)兩次降速過(guò)程，能夠反饋到電網(wǎng)一度電，每班每臺(tái)離心機(jī)要處理九車料左右，每臺(tái)離心機(jī)每年運(yùn)行時(shí)間為330天，則每臺(tái)離心機(jī)每年節(jié)約電量為：
   節(jié)約電量=1度/車*9車/班*3班/天*340天/年=9180度
由以上計(jì)算可以看出采用了反饋制動(dòng)單元以后，每年僅節(jié)約電費(fèi)將可達(dá)到
   節(jié)約電費(fèi)=9180度*0.53元/度=4865.4元
而反饋制動(dòng)單元價(jià)格僅不到8000元，也就是說(shuō)，不到兩年的時(shí)間就可以收回購(gòu)買反饋制動(dòng)單元的投資。此外，采用反饋制動(dòng)單元以后，節(jié)約了配電室的空調(diào)使用，改善了電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，在另一方面獲得了節(jié)能效果。因此，此項(xiàng)投資對(duì)公司是非常有益的。
三、結(jié)束語(yǔ)   
這次離心機(jī)制動(dòng)改造是石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司進(jìn)行的一次非常有意義的嘗試，使得設(shè)備的使用效率大為提高，并在節(jié)能方面、投資效益方面都得到很好的效果。通過(guò)這次成功的改造增強(qiáng)了我們繼續(xù)進(jìn)行改造的信心，也將為石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益

參考文獻(xiàn)：
1．周紹英編，《交流調(diào)速系統(tǒng)》 機(jī)械工業(yè)出版社，1998年
2．李正熙編，《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》 冶金出版社，2000年
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4. IPC-PF用戶使用說(shuō)明書                深圳加能電子科技有限公司
5. SD1500離心機(jī)說(shuō)明書                 石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司