打叶复烤机的变频调速技术.doc

打叶复烤机的变频调速技术刘洪标 崔建军（湘南烟草集团烟叶分公司）摘要：本文介绍了打叶机调速原理及PMW变频器在打叶机中的技术应用。关键词：打叶机 变频器 技术应用我国的打叶复烤技术，经过“八五”、“九五”期间的引进和推广，至今已比较成熟。把PWM变频器引入到打叶机中，可以实现打辊转速任意可调，从根本上解决烟叶大中片率普遍不高的问题，同时解决了进口齿形皮带易耗、缩张皮带轮弹簧易失灵、维修费用偏高的问题。一、打叶线机械和调速系统原理打叶机是打叶线的主要设备，它通过打辊的高速运转将烟叶梗叶剥离，然后通过打叶风分机将烟梗和叶片分离，电机功率都在15KW以上。打叶机打辊转速的调节是通过电机缩张皮带轮、齿形皮带以及电机与打辊距离手动机械调节来实现的。其结构如图（一）。1.进口齿形皮带 2.电机 3.机械调节螺杆4.缩张皮带轮 5.打叶机打辊 6.打叶机机座图（一）调速系统原理图当电机与打辊距离调小时，缩张皮带轮的皮带运行半径增大，变速比增大，从而打辊转速增大；反之，电机与打辊距离调大时，缩张皮带轮的皮带运行半径减小，变速比减小，打辊转速也减小。由于机械调速有很大的局限，因而调速范围较窄，同时机械调速操作极不方便，不能满足打叶生产工艺的要求。二、PWM变频器在打叶机中的技术应用1、工作原理图（二）变频器工作原理图打叶机的负载由空载和烟叶流量二部分组成，即：M=MO+M烟，烟叶流量越大，打叶机负载越大，烟叶流量越小，打叶负载越小。由于在烟叶预处理段通过电子皮带秤进行了恒流，因而打叶机负载属于恒转矩负载。采用PWM变频器的工作原理图如图（二），变频器的自动启动、停机等由主控柜的可编程序控制器控制。当打叶机后序电机启动后，由PLC向打叶变频器发出自动启机信号，打叶机开始启动，当启动到一定频率值时向PLC传送频率到达信号，操作人员可根据来料烟叶等级、水份和大中片率情况直接操作变频器增/减打辊转速，如：按实际生产经验，上等烟的一打转速调至550590转/分，中等烟的一打转速调至600650转/分。在电机出现故障时变频器会送入主控柜PLC声光报警，控制全线停机。图（三）变频器现场连续图2、线路连接变频器及辅助控制线路连接图如上图（三）所示，（1）主电路：经主开关QF、接触器KM接驳变频器电源进线端R、S、T，电动机采用接法与U、V、W端子连接，值得注意的是电源进线、电机出线绝不能接反，否则将会炸毁变频器，部分变频器不存在接反保护功能。（2）控制端子：30A端接24V直流电压，30C（变频器故障信号）接PLC输入点；Y2（频率到达信号），接PC输入点作为打叶机启动完毕信号；Y4（过载预报信号），接入PLC输入点作为打叶机过载预报信号；CME、CM（共用线）；GND（地线）；FWD、REV为正转、反转信号输入端，一般只接一个端子，在P76功能设定时选择“反向禁止”使打辊朝一个方向旋转。（3）线路：T100，250VA控制变压器产生直流24V、交流220V控制用电；K100、K101为220V继电器；K102、K103为24V固态继电器；QA、TQ为手动时启停按钮，当手动状态时，QA闭合，变频器即开始启动，TA按下时，变频器停止工作；当自动状态时，由PLC控制A0触点开闭以达到控制变频器启停自动。D1、D2为二极管，用作整流。3、变频器与主电柜及PLC的连接变频器与PLC的连接如图（四）所示：图（四）变频器与主电柜连接图K102-变频器运行到一定转速后发出速度到达信号使K102闭合，将其送入主电柜PLC。K100-变频器配电指示信号K103-过载预报警信号送入主电柜PLC30A、30C-故障报警信号送入PLCS200-变频柜急停按钮，出现紧急情况时，按下急停按钮，信号送入PLC，全线停机。A100-电机运行时闭合显示电机运行A0-自动运行时闭合，受主柜PLC输出点控制；失电时，自动运行停止。4、变频器主要参数设备确认主、控线路连接无误以后，主电源通电，即可进行变频器主要参数的设定：（1）P01-选择何种方法启动变频器，0：使用面板键，1：使用控制电路FWD或REV端子。（2）P02-设定电机运行最高频率。（3）P03-基本频率，设定变频器V/F输出特性中电压恒定时的频率，三相异步电机设为50HZ。（4）P05-启动加速时间，根据负载大小、电机容量确定加速时间，过小容易过流，因此应选择适当。（5）P06-减速停止时间，不宜过小，过小容易造成过压。（6）P07-选择自动/手动转矩提升模式，0.0：自动提升，0.120.0：手动提升。（7）P09-电子热过载继电器电流设定值，一般设定为100200%Ie。（8）P11-频率上限值，设定值不大于基本频率。（9）P29-转矩矢量控制，0：不动作，1：动作。（10）P51-过载预报电流值，基设定值应低于P09值。（11）P76-反向旋转禁止，0：无效，1：有效。（12）P86，P87，P88-分别为电机铭牌功率、额定电流和空载电流。（13）P90-选择电机调谐功能，0：不动作，1：自动调谐，即自按基本频率调谐电机一次侧电阻和漏抗。三、PWM变频器在打叶复烤中运用的实际效果与意义1、大幅度降低了维修费用。以往打叶机单台每年至少需要更换2条进口齿形皮带，采用PWM变频器以后，将调速轮改为通用的皮带轮，调速皮带改为普通三角皮带，仅此一项，5台打叶机一年可节约523600元/根=36000元；还未计算因更换皮带而造成的生产误工和人工消耗。至今已运行2年以上，均未出现任何大的维修故障；同时电机启动平滑性能好，延长了电机的使用寿命，变频器对电机的各种保护功能使电机处于安全运行状态，减少了维修开支。2、实际节约了大量的电能。原调速系统中，电机始终是满载运行，额定电流为55A，经我们实测（可从变频器中直接读出），变频运行时电机运行电流平均为24A，若原电机额定功率为P1，变频运行时电机功率为P2，则：P2=（24/25）P1100%=43.6%P1即变频运行时电机功率为原系统电机运行时的43.6%，按单班8小时计算，一天5台打叶机可节约：（30+30+30+15+15）KW（1-43.6%)8h=541.4（度），由此可见节电的幅度相当大。3、改善了生产工艺，提高了打叶质量。经化验测定，相同等级的烟叶（如C3F）经变频调速打叶后大中片率由原来的81.9%上升到88.5%