制糖分离机的应用
一、引言目前国内糖厂使用的离心机，大部分是变极调速间隙式离心机，这种离心机提速慢，制动采用抱闸制动对电机的冲击大，电机很容易损坏，辅助时间长、噪音大，限制了生产能力的提高。由于糖厂处于经济欠发达地区，采用自发电，电网电压波动大，裕量小，且原料季节性强，要求设备在较短时间内保持高生产率，高可靠性，免维护，而离心机惯量大，频繁制动，速度精度要求高，因此要求系统有足够的制动能力，对电气系统要求较高。随着变频技术的发展，变频器在制糖分离心机上的应用越来越多。采用变频器驱动普通三相鼠笼电机可满足制糖分离工艺的要求。考虑到分离机的机械特性属于恒转矩大惯性负载，应采用恒转矩特性的变频器并配置刹车制动单元，选用合适的制动单元，配以一定的制动电阻满足分离机刹车制动的要求。本文介绍了新科瑞C500系列变频器应用在糖厂分离机上，这种变频器具有独特的矢量控制、低速高转矩输出、转差补偿、AVR自动稳压运行等功能。与原来的操作方式一致，采用多段速度控制。二、制糖分离机的工艺 广东某糖厂的制糖分离工艺采用离心脱水方式。分离机主要由锥体转筒、驱动电机组成，电机轴与转筒直接相连。从高浓度的糖水中结晶出来的固体糖，在锥体转筒中进行脱水处理。处理的过程是：电机从零开始升速，这时物料也开始注入转筒，升至200r/min大约需要1分钟，注入的物料已达到1.5吨，这时停止注料，并且升速至700r/min运行1分钟后，再升速到1000r/min，运行4分钟后，水已全部抛干，逐步降速至停止，降速过程大约2分钟。整个工艺过程需时8分钟。 三、制动单元及电阻 1、能耗制动：由于负载较重（物料1.5吨），加速到1000r/min后，要在2分钟的时间内停下来，必须加装容量与变频器容量相当的制动单元，制动单元实际上就是一个电压滞环开关。在电机降速时，负载的动能很大，加在电机转子上的电压，给电机提供磁场，电动机变成了三相交流发电机，发电机发的电经逆变桥上的二极管整流变为直流对电容充电。如果电流可以观测，则电流的流向和降速前相反，表明能量由负载返回变频器，当电容的充电电压达到710V时，制动单元开关打开，电流流向制动电阻力，电能以电阻发热的形式耗掉。由于能量被消耗，电容电压下降，下降到680V时制动单元关断。只要制动过程没有结束，制动单元就会反复地打开和关断，使负载以平稳的速度，很快地降到零。 2、制动电阻的计算：在有制动电阻制动的情况下，电动机内部的有功耗损部分，折合成制动转矩，大约为电动机额定转矩的20%。因此可用下式计算制动电阻的阻值： 式中：UC为制动单元动作电压值，现为710V；TB为制动转矩；TM为电动机额定转矩；N为开始减速时电机的速度，本例为1000r/min。 由制动单元和制动电阻构成的放电回路中，其最大电流受制动单元ICBG最大允许电流IC的限制，制动电阻的最小允许值为： Rmin＝VC/IC 因此通常Rmin＜RB（5Ω）＜RB0 3、制动电阻的确定：视电机是否重复减速，制定电阻额定功率选择是不同的，本例中电阻的额定功率为24kW，自然冷却，如果强迫风冷电阻的额定功率可减小。一般制动电阻应采用双线并绕的无感电阻，当然也可用普通的箱式电阻，但需在电阻两端并接一只续流二极管，可使用快恢复二极管，耐压1000V以上。四、变频改造方案 1、主要配置：C500高性能矢量变频器，制动单元，制动电阻。2、基本电气图如下： 3、变频器参数设置如下： 功能码设定值说明F0.011运行命令为端子控制F0.024频率源为内部PLC给定F0.0768最大输出频率F0.0868运行频率上限F0.11100加速时间为100S，根据现场设定F0.12100减速时间为100S，根据现场设定F2.01~F2.05根据电机铭牌电机参数，根据电机铭牌FA.0020多段速0FA.0170多段速1FA.02100多段速2FA.161第0段运行时间FA.171第1段运行时间FA.184第2段运行时间FA.371运行时间单位为分钟 五、结语 该方案实现了系统软启动，有效保证系统控制工艺的同时提高了工效，节能效果显著，并且有效延长了系统各设备的使用寿命，降低了设备维护量，为客户取得了良好的经济效益。实践证明，该方案在制糖行业有着非常广阔的应用前景，目前已成功的应用于多个分离机变频改造的系统中。