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制糖分离机的应用
日期: 2016-07-15
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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: 

  

制糖分离机的应用

  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:

制糖分离机的应用

  3、变频器参数设置如下:

 

功能码

设定值

说明

F0.01

1

运行命令为端子控制

F0.02

4

频率源为内部PLC给定

F0.07

68

最大输出频率

F0.08

68

运行频率上限

F0.11

100

加速时间为100S,根据现场设定

F0.12

100

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.00

20

多段速0

FA.01

70

多段速1

FA.02

100

多段速2

FA.16

1

第0段运行时间

FA.17

1

第1段运行时间

FA.18

4

第2段运行时间

FA.37

1

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。

 

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