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摘要：本文介紹了離心機制動方式改造的特點及反饋制動單元應(yīng)用于離心機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本情況。
關(guān)鍵詞：變頻器 離心機 反饋制動單元
Abstract: This article introduces the feature of the transform in braking of centrifugal machine also the application of the power feedback braking unit in the variable-frequency control system of centrifugal machine
Key words: inverter centrifugal machine power feedback braking unit
一、引言
石藥集團維生藥業(yè)（石家莊）有限公司是國內(nèi)主要的維生素C生產(chǎn)企業(yè)。公司一直努力進行技術(shù)改造，利用先進的控制工藝及控制技術(shù)，降低成本，提高工作效率。此次對離心機的控制系統(tǒng)改造正是對以前舊設(shè)備進行的重要改造之一。
離心機是維生素C生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用最多的料液分離設(shè)備，它能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)晶體與溶解母液的分離。經(jīng)過十多年的使用，原來的電氣控制顯得有些落后于工藝的發(fā)展，尤其是降速時間太長，工作效率較低，成為工藝改進的主要制約因素。如果采取增加機器設(shè)備的方法，不但投資大，還要受到安裝條件限制，因此采取改造原來的控制系統(tǒng)的辦法，采用反饋制動單元配合變頻調(diào)速控制，以解決上述問題。現(xiàn)以舊線提煉二工段一號離心機技術(shù)改造為例，介紹有關(guān)情況。
二、離心機變頻調(diào)速系統(tǒng)介紹
1、設(shè)備機械參數(shù)：電動機型號 YB180L-4B5 22KW
電動機最高轉(zhuǎn)速 1470rpm
轉(zhuǎn)鼓直徑 1500mm
有效容積 600L
轉(zhuǎn)鼓最高轉(zhuǎn)速 850rpm
洗料速度 80rpm
加料速度 80rpm
最大裝料量 800Kg
變頻器型號 FRN22G11S-4CX
2、制動單元選用及電氣控制系統(tǒng)原理
離心機是一種大慣量恒轉(zhuǎn)矩設(shè)備，正是這種機械特性使得制動單元成為離心機運行控制主要部件之一，對于離心機的工藝控制和機械效率的提高都有非常重要的意義。離心機降速時，如果采用自由停車，離心機的實際停車時間將超過2小時，這對于離心機使用及工藝控制都有很大的制約，采用機械制動方式，對于較大容量的離心機來說，不但時間太長，控制和安全方面則存在較大的隱患；所以只能利用變頻調(diào)速制動方式。在利用變頻調(diào)速制動時，變頻器的設(shè)定制動時間較短，由于離心機的轉(zhuǎn)動慣量很大，離心機的轉(zhuǎn)鼓帶動電動機轉(zhuǎn)動，此時電動機的轉(zhuǎn)速比變頻器的輸出同步轉(zhuǎn)速高，電動機處于發(fā)電狀態(tài)使得變頻器直流母線電壓升高，如果不能把這部分能量消耗掉，使得直流母線電壓保持在正常范圍內(nèi)，變頻器將出現(xiàn)直流過電壓報警故障而不能正常工作；為了消耗掉這部分再生能量，使用制動單元及制動電阻互相配合，在制動單元檢測到直流母線電壓超過正常工作范圍值時，打開直流母線和制動電阻之間的電路通道，將電動機產(chǎn)生的再生電能消耗在制動電阻上，從而限制直流母線電壓，使得降速過程正常進行。
受到技術(shù)及成本上的限制，以前的離心機設(shè)備生產(chǎn)廠家都采用上述能耗制動方式，電動機產(chǎn)生的再生電能直接消耗在制動電阻上，大量的再生制動電能得不到利用，更由于制動單元及制動電阻在配備上受到配電室環(huán)境限制，從功率上不能做的太大，否則大量的發(fā)熱將會導(dǎo)致制動單元及變頻器過熱保護，影響的生產(chǎn)的順利進行。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，能量反饋式制動單元逐漸得到開發(fā)和利用，進口反饋制動單元由于價格高，回收期長，維護費用大，維護水平要求較高，因此在使用上受到限制。近期國產(chǎn)反饋制動單元的出現(xiàn)，使得反饋制動單元的應(yīng)用變得較為現(xiàn)實。
由眾多國內(nèi)外的反饋制動單元中，我們選用深圳加能電子科技有限公司生產(chǎn)的IPC-PF-1s型能量反饋制動單元，其特點如下：
1、IPC-PF-1s高效，低噪，綠色環(huán)保。
2、適用于所有380-460伏的通用變頻器。
3、IPC-PF-1s會自動測量再生電能的大小，自動計算最佳制動力矩，用戶不必設(shè)定任何參數(shù)。
4、較高的性價比。
5、接線簡便易行，制動效果較好。
其技術(shù)指標(biāo)和特點如表1所示。
其電氣接線原理圖見圖1
3、參數(shù)設(shè)置
由于反饋制動單元的接入，使得工藝控制參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因此對變頻器的參數(shù)進行重新設(shè)定。具體主要變頻器參數(shù)設(shè)置見表2。為了保證轉(zhuǎn)速提升的平穩(wěn)性，需要合理選擇加速方式，通過實踐證明，選用S曲線啟停方式非常適合轉(zhuǎn)速的提升，即電動機剛啟動時以較小的加速度運行，有利于混合料液在離心機轉(zhuǎn)鼓中更好的均勻分布，然后再以與加速時間相應(yīng)的加速度提高轉(zhuǎn)速，接近設(shè)定速度時，再以較小的加速度運行至設(shè)定值；減速過程與加速過程相似。這種運行控制方式不但能夠有效地減小電動機啟動和停止時的沖擊電流，有效地提高離心機的運行穩(wěn)定性，還能夠使反饋制動單元反饋到電網(wǎng)的電流變得較為平緩，減少對電網(wǎng)的沖擊。
4、工藝過程
SD-1500吊帶離心機是遼陽藥機生產(chǎn)的主要離心機品種，在舊線提煉二工段主要完成古龍酸的晶體與母液的分離。工藝過程為：進料過程—升速過程—高速甩料過程—降速過程—洗料過程—升速過程—高速甩料過程—降速過程—出料過程。具體工藝過程及時間控制參數(shù)見表3 ，通過表3可以看出，由于降速時間大大減少，使得工作效率提高26%，已經(jīng)能夠滿足所需要的工藝改進要求。因此改造設(shè)備是較為成功的。
5、節(jié)能分析
由于采用了反饋制動單元，將離心機帶料的轉(zhuǎn)鼓運轉(zhuǎn)勢能在降速時轉(zhuǎn)化為電能直接反饋回電網(wǎng)，因此將節(jié)約大量的電能，減少相應(yīng)的電費支出。經(jīng)過測算，每車料經(jīng)過兩次降速過程，能夠反饋到電網(wǎng)一度電，每班每臺離心機要處理九車料左右，每臺離心機每年運行時間為330天，則每臺離心機每年節(jié)約電量為：
節(jié)約電量=1度/車*9車/班*3班/天*340天/年=9180度
由以上計算可以看出采用了反饋制動單元以后，每年僅節(jié)約電費將可達到
節(jié)約電費=9180度*0.53元/度=4865.4元
而反饋制動單元價格僅不到8000元，也就是說，不到兩年的時間就可以收回購買反饋制動單元的投資。此外，采用反饋制動單元以后，節(jié)約了配電室的空調(diào)使用，改善了電氣設(shè)備的運行環(huán)境，在另一方面獲得了節(jié)能效果。因此，此項投資對公司是非常有益的。
三、結(jié)束語
這次離心機制動改造是石藥集團維生藥業(yè)（石家莊）有限公司進行的一次非常有意義的嘗試，使得設(shè)備的使用效率大為提高，并在節(jié)能方面、投資效益方面都得到很好的效果。通過這次成功的改造增強了我們繼續(xù)進行改造的信心，也將為石藥集團維生藥業(yè)（石家莊）有限公司帶來了巨大的經(jīng)濟效益
參考文獻：
1．周紹英編，《交流調(diào)速系統(tǒng)》 機械工業(yè)出版社，1998年
2．李正熙編，《電力拖動自動控制系統(tǒng)》 冶金出版社，2000年
3. FRN5000G11S-4CX富士變頻器說明手冊 富士電機
4. IPC-PF用戶使用說明書 深圳加能電子科技有限公司
5. SD1500離心機說明書 石藥集團維生藥業(yè)（石家莊）有限公司
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