默生变频器在水泥厂窑尾料浆喂料中的应用

2022-05-13 0 10

    一、 引言
    在湿法水泥窑煅烧过程中,窑尾料浆的喂料控制是至关重要的一环,它直接关系到水泥熟料的产量和质量。传统的喂料控制方式有两种(1)勺式喂料:单位勺的容积一定,通过调节直流电机转速来控制喂料量,这是老湿法窖普遍喂料方式,计量较准,但控制较复杂;(2)采用阀门调节,用电磁流量计进行计量的方式,这是近几年发展起来的喂料方式,控制较简便,但阀门执行器频繁动作,易出故障。以上两种方式料浆泵都是以工频恒速运行的。{TodayHot}对于料浆泵,具有以下特性:其(流量)Q∝N(转速),(扬程)H∝N2,(轴功率)W∝N3。当流量减小时,如果泵的转速也随之下降,则轴功率可以降低很多,如果采用改变料浆泵的转速来调节料浆的流量,就能节约大量能量。而变频器具有良好的驱动性能,包括PID控制等先进控制算法、丰富的控制功能以及节能节电等显著特点,因此可以采用变频器来对原喂料方式进行改造。

    二、系统实现
    1、系统组成:
变频器:由于美国艾默生公司的变频器性价比高,选用其TD2000变频器作为控制系统的执行器;
流量计:流量计为国产的电磁流量计,输出为标准4~20mA电流信号,较大流量为60方/小时;
料浆泵:使用原来的料浆泵(150NG),密封性较好,低速运行时不漏浆。

    1、软件设计:
    由于我厂使用DCS过程控制系统,这为实现喂料的手、自动控制带来了方便,手、自动切换和控制算法由DCS系统实现,变频器作为执行器,采取双闭环控制方式,外环为流量控制环,内环为变频器频率控制环;DCS系统接受实际流量信号和变频器的频率信号。设定流量与实际流量的偏差经运算后作为变频器的频率设定信号,与变频器的实际频率信号比较,运算结果作为变频器的实际频率信号。由于料浆泵有30多米的扬程,变频器低于31HZ时抽不出浆,而到39HZ时就达到较大流量60方,所以我们限定了变频器的进行频率,调节范围为31HZ到39HZ,它和DCS系统送出的0~10V频率信号对应。

    然而绝大多数湿法窑都没有用DCS系统,这可以用变频器的内置PID功能,这种方式充分利用变频器的功能,外加一个手动和自动转换开关,而实现自动
    喂料时,把测速发电机的窑速信号(0~55V)变换成0~10V信号,经比例调节 器得到料浆喂
料设定量。
 
    喂料分手动和自动两种调节方式,手动调节由窑头操作工据窑况来设定喂料量;当窑况平稳正常时,喂料量跟踪窑速,由窑速快慢自动调节喂料量的多少。
   三、控制电路图   
    流量设定信号为0~10V,接变频器VCI―GND端子;流量反馈信号为4~20mA(跳线CN10跳在I侧),接变频器CCI―GND端子,{HotTag}变频器采用端子FWD―COM控制启/停。变频器的频率信号由FM-GND端子输出。 

     四、变频器参数设置
(1)电机参数,根据电机铬牌:
F146=1 (电机参数功能块显示)            
F148=38 (电机额定电压)
F149=115 (电机额定电流)                
F150=1440 (电机额定转速)
F151=75 (电机额定功率) 
(2)控制状态模式参数:
F00=2 ((选择模拟端子给定(VCI―GND)    
F02=1 (控制端子FWD―COM启停)
F19=25 (加速时间)                      
F10=40 (减速时间)
F13=0 (较小模拟输入量)                
F14=30 (较小模拟输入量对应频率)
F15=10 (较大模拟输入量)              
F16=35 (较大模拟输入量对应频率)
(3) 闭环控制回路参数:使用变频器内置PID控制时设置。
F100=1 (选择模拟反馈闭环控制系统)
         F101=1 ((选择VCI模拟电压给定(0~10V)
         F103=2 ((选择反馈通道电CCI提供电流输入(0~20mA)(CN10跳在I侧)
         F104=2 (反馈偏置量)
         F106=125 (反馈通道增益)
         F111=0.5 (比例系数)
     F112=0.05 (积分时间)
    五、调试方法
(1) 首先使系统开环运行,检测流量信号是否正确,并标定流量,使流量与流量计输出信号4~20mA
对应,流量计较大流量60m3/h .
(2) 设置好变频器相关参数。
(3) 增加F111的值,直到系统开始振荡,则取F111=F111振荡×0.3。
(4) 增加F112积分系数值,直到系统开始振荡,则取F112=F112×0.5。
    六、效果分析
    本系统经改造投入运行后,工作稳定可靠,操作方便,取得了显著的经济效益。采用变频控制,料浆泵启/停时无冲击电流,正常运行时相对运行转速较低,使机械损耗减小,浆泵叶轮磨损明显减小,检修周期加长,可以不备用料浆泵,机械效率得到提高。本系统另一重要特点是能够节约大量电能:改造前料浆泵恒速运行,电流平均为110A,改造后喂相同的料浆,电流降为55A,节约功率37.5KW(浆泵为75KW)。如果以0.4元/度电来计算,则1个月可节约电费:37.5×24×30×0.4=10760元, 1年至少可节约电费10万元,而料浆泵和流量计共计投入才4万,不到半年就可收回成本,而且在新线的土建施工时,由于浆直接抽进窑而少了平衡仓,还可以减少土建高度,费用也相应减少。
    七、结束语
    在喂料系统中应用变频调速技术,实现了浆泵的速度由实际喂浆量的多少来进行自动调节,比浆泵在额定转速下运行节约大量电能,并且可实现喂料自动化,是提高机械效率和减少能耗的有效方法。特别是美国艾默生变频器作为控制系统的执行器,稳定性好,控制精度高,其变频器产品在我厂大量使用,其中75KW以上的变频器就有五六十台,均收到了良好的节能效果。     (重庆腾辉地维水泥公司自动化仪表处 陈庆 邱祥万 重庆正宏自动化控制工程有限公司   高政川 )

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