烧结皮带上料系统变频改造.doc

文章来源 毕业论文网 烧结皮带上料系统变频改造文章来源 毕业论文网 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。随着计算机应用的普及，各厂普遍采用秤和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420ma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4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0.47f，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420ma，且与变频器隔离，防止010ma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10以内的频率下稳定工作，对控制系统的低速特性提出了较高的要求。矢量控制的另一个优点是可以在低频工作时保持恒转矩，既改善了系统的低速特性，又扩大了调速范围。改造后，电机可以在3hz-50hz之间稳定运行，完全满足生产需求。4  运行效果此次改造，经过短期调试，很快达到了预期目的，取得明显的效益。(1) 改善了系统的低速特性，扩大了调速范围。电机可以在3hz-50hz之间稳定运行。(2) 改造至今，园盘电机的故障率降为零，减少了维修费用，提高了生产作业率。(3) 闭环响应时间明显加快，配比精度由原来的误差3.5%提高到0.75%，。(4) 用普通电机替换滑差电机，降低了