熟料窑原拖动系统.doc

摘 要:本文说明了3#s熟料窑原拖动系统的特点,以及采用变频调速技术的可行性分析、控制方案的选择确定，运行证明，在大窑主拖动系统中采用变频调速技术后，系统运行安全、可靠、指标优良，设备运转率达98%以上，取得了良好的经济效益。关键词:变频调速 熟料窑 主从控制Abstract:This paper introduces the characteristic of DC motors driven system on No.3 sinper rotary kiln , and the feasibility analysis of using inverter instead of DC driven system, then describes the control method of the inverter system. For 2 years using , it proves that using inverter on large rotary kiln is safety and credibility.Keyword:variable frequency speed regulation sinper rotary kiln master-follow control中图分类号 TM921 文献标识码 B 文章编号 1561-0330(2002)03-0048-03 1 原系统的特点氧化铝厂3#熟料窑是1981年11月改造竣工的直流拖动系统，大窑长100米，直径4.5米，重量1500吨，采用两台200KW直流电动机双串双机传动，通过调节励磁电流调节电动机的转速，属于对恒转矩的大窑采用恒功率的调磁调速方法，这样保证了不提高网络电压和两台电动机负载的绝对平均，对保证熟料窑的运行起到了积极的作用，但直流电动机启动对设备冲击大，外围设备复杂，设备工作环境恶劣，长期以来，直流电机的维护检修困难和直流回路的高故障率造成的频繁停窑一直困扰着大窑的运转率提高，严重的制约着产品产量质量的提高。2 拖动系统方案的确定现有的直流调速系统采用接触-继电控制，由于整流室环境恶劣、灰尘大，造成接触器盘和励磁盘的设备触点接触不良，经常使设备不能正常进行。根据以上原因，要避免使用有触点的调速系统，现代的直流调速和交流变频调速系统均能满足要求，但直流电机维护困难，维护费用高，故我们采用电动机维护检修方便的交流鼠笼电动机作为拖动大窑的驱动设备。由于大窑采用两台电动机通过各自的减速机共同驱动大窑，属刚性连接，要求两台电动机运行同步负荷平均，选择具有直接转矩控制特点的ABB ACS600系列变频器控制驱动电动机运行可满足，该变频器具有主从控制功能，主机采用速度控制，从机采用转矩控制，主机接受外部控制信息，从机通过光纤接受来自主机的控制信息，这种主从控制功能可以保证两台电动机运行同步负荷平均。3 系统组成和工作原理为增加系统的可靠性、可维性，用PLC完成速度给定和两台电动机之间的电气连锁，并通过上位机进行操作，两台电动机的运行信息反馈到计算机，通过计算机监视电动机的运行状态。系统组成包括有:变频调速装置，由两台ABB ACS607-0260-3组成; 交流电动机 Y355M1-6（160KW) 两台，现场操作箱，计算机操作系统，PLC时序逻辑控制系统。系统各组成部分的功能为:3.1 变频调速器变频器是本系统的主体设备，型号为:ACS607-260-3，共两台， ABB公司生产，在本系统中我们采用的是主/从应用控制程序， PLC的所有控制命令都输出到主机，主机向从机数据传送通过光缆进行，从而使两台变频器同步运行。3.2 现场操作箱操作箱是作为专业技术人员现场调试、检修和紧急事故时使用的，必须由专门人员操作，非相关人员不许操作。操作箱上设紧急停车开关，无论设备是通过计算机操作，还是现场操作，按下急停开关电动机就会停车，只有在设备事故或其他紧急状态下才可使用。3.3 计算机操作站计算机操作站是用于对大窑及其附属设备进行操作和设备运行状态进行监控的。通过计算机，可以启动、停止大窑运行，给定电机运行转速，监视大窑主拖动电机运行转速，电机电流和电动机运行状态。当变频器或其他设备由于某种原因出现故障时，计算机会给出报警提示，并且画面上显示故障。3.4 可编程序控制器(PLC)可编程序控制器是本系统的控制核心，用其完成设备间的电气连锁、互锁，计算机操作站、现场操作箱、变频器现在状态的状态信号送至PLC，PLC经过逻辑、时序运算，对变频器发出控制和运转命令，使变频器按一定控制要求运转。同时，变频器将运行状态反馈给PLC，根据运行状态，PLC作出对变频器的下一步运行的控制命令，当任一变频器运行故障状态或紧急停车信号送至PLC时，PLC立即封锁输出，使系统停止工作。只有当故障排除后，才能重新起动系统。3.5 电动机电动机是用于拖动大窑的执行设备，两台电机处于主从运行状态，北台为主电机，南台为从电机，北台电机为速度控制，南台电机为转矩控制，南台电机运行时始终跟随北台电机，即保证其转速一致，出力一致。(1) 系统工作原理两台电动机的同步运行通过应用ABB变频器的主/从控制程序而实现，主机采用速度控制，从机采用转矩控制，从机的控制和运转命令由主机通过光导纤维向从机发送，数据传送速度为2M bit/秒，从而保证了从机准确、迅速的跟踪主机运行状态。系统接线原理图如图所示。系统工作原理为:当变频器准备就绪，向PLC发出可以启动变频器信号，PLC将可以启动变频器的状态送至计算机操作站，控制系统备妥。当启动命令发出后，PLC将启动命令和电动机转速给定发送给主机变频器，主机变频器按给定的转速运转，同时主机变频器将根据负载情况向从机变频器发出运转命令和转矩给定，主从电动机开始拖动大窑运转，当主机接到停车命令时，主机停车，同时将送给从机的转矩给定置零，从机同时跟随主机停车，从而保证了主从电机的同步运转。运行中无论主机还是从机出现故障时，该信息都送至PLC，PLC接到故障信息后，立即封锁PLC的输出，使变频器停车。4 调试运行记录下表中列出了大窑生产时（送料量87m3/h）的变频器输出的电流电压值。5 结论(1) 回转窑属近似恒转矩设备，工作温度高，设备变形大，对应负载变化也大，在选择变频器及电动机容量时，须考虑大窑的变载运行及冷态时的启动问题。(2) 变频器须设置欠载保护，以便在一台电动机失载时，使系统停车，避免单台电机拖动负载，造成机械损伤。(3) 从电机运行测试记录可制知，从机较好的跟随主机运行，达到了均载同步运行的目的。(4) 通过3#烧成窑2年的运行记录，由变频调速技术驱动的烧成窑主拖动电机的运转率达到98%，故障率仅为原系统的3%，系统的低故障率，使系统年可节约维护检修费用约12万元，更为重要的是，电动机的软启动，减小了启动时对设备的冲击，有效的避免了机械设备的损伤和大窑内衬的扭伤，延长了大窑内衬的寿命。提高了大窑的效率和产品的产量，产生了较好的经济效益。该系统的成功，在行业内首次将变频器应用到双电机拖动的大窑中，具有推广使用