艾默生变频器在水泥厂窑尾料浆喂料中的应用

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1、艾默生变频器在水泥厂窑尾料浆喂料中的应用 1 引言在湿法水泥窑煅烧过程中，窑尾料浆的喂料控制是至关重要的一环，它直接关系到水泥熟料的产量和质量。传统的喂料控制方式有2种:(1)勺式喂料:单位勺的容积一定，通过调节直流电机转速来控制喂料量，这是老湿法窖普遍喂料方式，计量较准，但控制较复杂;(2)采用阀门调节，用电磁流量计进行计量的方式，这是近几年发展起来的喂料方式，控制较简便，但阀门执行器频繁动作，易出故障。以上两种方式料浆泵都是以工频恒速运行的。如图1所示为第2种喂料的框图(第一种把流量计和阀门换为勺式机)，对于料浆泵，具有以下特性:其(流量)Q∝N(转速)，(扬程)

2、H∝N2，(轴功率)W∝N3。当流量减小时，如果泵的转速也随之下降，则轴功率可以降低很多，如果采用改变料浆泵的转速来调节料浆的流量，就能节约大量能量。而变频器具有良好的驱动性能，包括PID控制等先进控制算法、丰富的控制功能以及节能节电等显著特点，因此可以采用变频器来对原喂料方式进行改造。图1传统料浆控制框图2 系统实现2.1系统组成新喂料框图如图2所示,各环节如下:图2新喂料框图(1)变频器:由于美国艾默生公司的变频器性价比高，选用它的TD2000变频器作为控制系统的执行器;(2)流量计:流量计为国内生产的电磁流量计，输出为标准4~20mA电流信号，最大流量为60方/

3、小时;(3)料浆泵:使用原来的料浆泵(150NG)，密封性较好，低速运行时不漏浆。2.2软件设计由于我厂使用DCS过程控制系统，这为实现喂料的手、自动控制带来了方便，手、自动切换和控制算法由DCS系统实现，变频器作为执行器，采取双闭环控制方式如图3所示，外环为流量控制环，内环为变频器频率控制环;DCS系统接受实际流量信号和变频器的频率信号。设定流量与实际流量的偏差经运算后作为变频器的频率设定信号，与变频器的实际频率信号比较，运算结果作为变频器的实际频率信号。由于料浆泵有30m多的扬程，变频器低于31Hz时抽不出浆，而到39Hz时,就达到最大流量60m3，所以我们限定了

4、变频器的运行频率，调节范围为31Hz~39Hz，它和DCS系统送出的0~10V频率信号对应。图3控制框图然而绝大多数湿法窑都没有用DCS系统，这可以用变频器的内置PID功能，图4为它的控制框图，这种方式充分利用变频器的功能，外加一个手动和自动转换开关，而实现自动喂料时，把测速发电机的窑速信号(0~55V)变换成0~10V信号，经比例调节器得到料浆喂料设定量。艾默生变频器在水泥厂窑尾料浆喂料中的应用图4控制框图喂料分手动和自动2种调节方式，手动调节由窑头操作工拫据窑况来设定喂料量;当窑况平稳正常时，喂料量跟踪窑速,由窑速快慢自动调节喂料量的多少。3　控制电路图  流量设

5、定信号为0~10V，接变频器VCI-GND端子;流量反馈信号为4~20mA(跳线CN10跳在I侧)，接变频器CCI-GND端子，变频器采用端子FWD-COM控制启/停。变频器的频率信号由FM－GND端子输出，如图5所示。图5电路图4　变频器参数设置(1)电机参数:(根据电机铬牌)F146=1(电机参数功能块显示)F148=38(电机额定电压)F149=115(电机额定电流)   F150=1440(电机额定转速)F151=75(电机额定功率)(2)控制状态模式参数:F00=2(选择模拟端子给定(VCI-GND))F02=1(控制端子FWD-COM启停)F19=25(加

6、速时间) F10=40(减速时间)F13=0(最小模拟输入量)    F14=30(最小模拟输入量对应频率)F15=10(最大模拟输入量) F16=35(最大模拟输入量对应频率)(3)闭环控制回路参数:使用变频器内置PID控制时设置。F100=1(选择模拟反馈闭环控制系统)F101=1(选择VCI模拟电压给定(0~10V)F103=2(选择反馈通道电CCI提供电流输入(0~20mA)(CN10跳在I侧))F104=2(反馈偏置量)F106=125(反馈通道增益)F111=0.5(比例系数)F112=0.05(积分时间)5　调试方法(1)首先使系统开环运行，检测流量信号

7、是否正确，并标定流量，使流量与流量计输出信号4~20mA对应，流量计最大流量60m3/h.(2)设置好变频器相关参数。(3)增加F111的值，直到系统开始振荡，则取F111=F111振荡×0.3。(4)增加F112积分系数值，直到系统开始振荡，则取F112=F112×0.5。6 效果分析本系统经改造投入运行后，工作稳定可靠，操作方便，取得了显著的经济效益。采用变频控制，料浆泵启/停时无冲击电流，正常运行时相对运行转速较低，使机械损耗减小，浆泵叶轮磨损明显减小，检修周期加长，可以不备用料浆泵，机械效率得到提高。本系统另一重要特点是能够节约大量电能:改造