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變頻器在山西礦業(yè)碳素配料車上的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2021-04-15 17:31:39 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

本文介紹了用變頻器控制碳素配料系統(tǒng)中配料運(yùn)輸車(配料車)的系統(tǒng)組成和工作原理和在山西礦業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)中的應(yīng)用。系統(tǒng)投入運(yùn)行后,實(shí)現(xiàn)配料車在接料口、放料口的準(zhǔn)確定位停車,避免了物料拋灑,降低了設(shè)備故障率,提高了設(shè)備生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 

1 引言

配料車工作過程為:當(dāng)1#配料倉工作完成后,1#配料倉底門打開,將配好的物料放入運(yùn)輸車中;待1#配料倉倉門關(guān)閉后,配料車移動(dòng)到場2#配料倉下方接受2#配料倉的物料;2#配料倉倉門關(guān)閉后,小車移動(dòng)到3#配料倉下方接受3#配料倉的物料。當(dāng)3個(gè)倉物料全部放完后配料車移動(dòng)到規(guī)定的混捏鍋上方,打開下料門將物料放完,然后關(guān)緊下料門回到1#配料倉下方等待。

配料車原采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),通過轉(zhuǎn)子串電阻實(shí)現(xiàn)配料車在各運(yùn)行階段的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),操作人員現(xiàn)場操作安裝在配料車上的操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)配料車的工藝運(yùn)行。
采用該拖動(dòng)方法,存在著很多問題,首先由于現(xiàn)場粉塵大,環(huán)境惡劣,導(dǎo)電粉塵多,電動(dòng)機(jī)和操作結(jié)構(gòu)故障率極高。其次是系統(tǒng)采用串電阻調(diào)速,速度調(diào)節(jié)時(shí),電能消耗在轉(zhuǎn)子電阻上,造成能源浪費(fèi)。第三是采用人工現(xiàn)場操作,憑的是操作人員的經(jīng)驗(yàn),有時(shí)需要反復(fù)前進(jìn)和倒車,停車定位準(zhǔn)確性差,時(shí)間長,影響生產(chǎn)效率。最重要的是操作人員的現(xiàn)場操作還存在著極大的安全隱患。同時(shí),由于碳素粉末很細(xì),造成現(xiàn)場環(huán)境惡劣,對(duì)配料工人的身體健康極為不利。
針對(duì)所存在的問題,我們對(duì)原有配料車拖動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。采用變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制可在惡劣環(huán)境中穩(wěn)定安全運(yùn)行的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)配料車的自動(dòng)運(yùn)行和準(zhǔn)確定位停車,降低配料設(shè)備故障率,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高設(shè)備工作效率。

2 配料車拖動(dòng)控制方案的確定
2.1 工藝過程對(duì)配料運(yùn)輸車運(yùn)行要求

(1)配料運(yùn)輸車可以在各料倉放料口和混捏鍋進(jìn)料口位置準(zhǔn)確停車。
(2)配料車運(yùn)行過程中速度可調(diào),最大速度0.8m/s,最小速度0.1m/s,點(diǎn)動(dòng)速度不大于0.5m/s。
(3)配料車運(yùn)行分為啟動(dòng)低速運(yùn)行階段,運(yùn)輸過程快速運(yùn)行階段,至下料口的低速運(yùn)行階段。
(4)配料小車可遠(yuǎn)程和現(xiàn)場操作,自動(dòng)運(yùn)行,且配料車可以根據(jù)工藝要求在任何位置實(shí)現(xiàn)緊急停車。
根據(jù)工藝要求,為提高系統(tǒng)的可靠性,提高設(shè)備運(yùn)行效率和生產(chǎn)效率,對(duì)比各種拖動(dòng)方案,我們采用變頻調(diào)速方案。用變頻器驅(qū)動(dòng)鼠籠電動(dòng)機(jī)取代繞線式異步電動(dòng)機(jī)串電阻調(diào)速裝置;用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜的邏輯、時(shí)序控制以完成配料車的停車定位和速度調(diào)節(jié);用非接觸式的光電開關(guān)檢測配料車的變速和停車位置。采用軸頭帶直流抱閘的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的緊急、準(zhǔn)確停車。

2.2 本配料控制方案的優(yōu)點(diǎn)
(1)電動(dòng)機(jī)采用鼠籠電機(jī),環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),維護(hù)簡單,運(yùn)行可靠;
(2)電動(dòng)機(jī)非動(dòng)力端帶抱閘,可實(shí)現(xiàn)配料車快速準(zhǔn)確停車;
(3)調(diào)速裝置采用變頻器,可靠性比繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻大大提高,輸出扭矩大,調(diào)速范圍廣,而且還可實(shí)現(xiàn)節(jié)能;
(4)利用變頻器的直流制動(dòng)功能,可使配料車停車時(shí)更加平穩(wěn)快捷;
(5)采用非接觸式光電開關(guān)作為位置檢測裝置,可提高元件的使用壽命和位置檢測的可靠性;
(6)用PLC取代復(fù)雜的接觸-繼電控制,不僅可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能,而且還大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

3 系統(tǒng)組成及工作原理
根據(jù)工藝計(jì)算,電動(dòng)機(jī)采用4.0kW鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。由于配料車載料啟動(dòng)時(shí)為滿載起動(dòng),要求較大的起動(dòng)力矩,為滿足要求,變頻器選用ABBACS800-01-0009-3;變頻器和抱閘控制接觸器異地安裝。配料車位置檢測信號(hào)直接送往系統(tǒng)控制單元PLC,PLC根據(jù)配料車位置控制配料車的速度和啟停車、前進(jìn)和后退。

3.1 系統(tǒng)控制原理

自動(dòng)配料系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)操作站設(shè)在系統(tǒng)控制中心,用以完成設(shè)備的操作與運(yùn)行監(jiān)控;現(xiàn)場操作箱用于設(shè)備的檢修調(diào)試和事故緊急停車;位置檢測元件用于檢測配料車的當(dāng)前位置PLC是系統(tǒng)的控制單元,通過現(xiàn)場位置檢測信號(hào)和相關(guān)控制要求,發(fā)出對(duì)變頻器和運(yùn)料車電動(dòng)機(jī)報(bào)閘的控制信號(hào),用于控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行速度,同時(shí)通過變頻器的運(yùn)行輸出信號(hào),檢測變頻器的運(yùn)行情況,并根據(jù)工藝要求和現(xiàn)場設(shè)備狀況,發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

3.3 配料車主回路

根據(jù)工藝要求,配料車變頻器選用型號(hào)為ABBACS800-01-0009,變頻器具有豐富功能和數(shù)字/模擬量輸入輸出接口,可方便實(shí)現(xiàn)工藝運(yùn)行要求,詳細(xì)介紹見文獻(xiàn)1。變頻器的啟動(dòng)/停車、正/反轉(zhuǎn)及運(yùn)行速度均由PLC控制,根據(jù)工藝要求,變頻器的輸出速度分為四段恒速運(yùn)行,既空車慢速、空車快速、重車快速、重車慢速,同時(shí)將變頻器的運(yùn)行狀態(tài)反饋至PLC,用于配料車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

3.4 系統(tǒng)工作原理

配料車運(yùn)行分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作運(yùn)行方式,當(dāng)設(shè)備處于檢修或調(diào)試時(shí),通過手動(dòng)進(jìn)行操作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常生產(chǎn)過程時(shí),系統(tǒng)根據(jù)工藝初始設(shè)定自動(dòng)運(yùn)行。
設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行時(shí),PLC通過配料車運(yùn)行位置信號(hào),確定配料車的前進(jìn)、后退和速度轉(zhuǎn)換以及停車。當(dāng)配料車完成原料接收后,DI2輸入配料車前進(jìn)信號(hào),同時(shí)重車速度1控制節(jié)點(diǎn)DI5閉合,系統(tǒng)沒有檢測到異常時(shí),DI1閉合,配料車低速啟動(dòng)運(yùn)行;當(dāng)配料車運(yùn)行到變速檢測點(diǎn)時(shí),DI6閉合,DI5斷開,配料車高速運(yùn)行;當(dāng)配料車運(yùn)行到下料口前側(cè)減速點(diǎn)時(shí),DI6斷開,DI5閉合,配料車慢速運(yùn)行,以保證配料車停車時(shí)低慣性,易制動(dòng);當(dāng)配料車運(yùn)行到下料口時(shí),變頻器直流制動(dòng)啟動(dòng),同時(shí)電動(dòng)機(jī)抱閘動(dòng)作,配料車停車放料??哲嚪祷剡^程同重車運(yùn)行過程。當(dāng)系統(tǒng)或相關(guān)設(shè)備故障時(shí),PLC輸出停車信號(hào),變頻器立即封鎖輸出,配料車立即停車。

4 運(yùn)行效果
系統(tǒng)改造完成后,配料運(yùn)輸車在空載運(yùn)行時(shí),快速運(yùn)行速度可達(dá)1.2m/s,低速運(yùn)行速度在0.6m/s時(shí),可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位停車;滿載運(yùn)行時(shí),快速運(yùn)行速度在1.15m/s時(shí),配料車運(yùn)行穩(wěn)定,在低速運(yùn)行階段,配料車運(yùn)行速度在0.2m/s時(shí),可準(zhǔn)確定位停車;滿載配料車在啟動(dòng)時(shí),運(yùn)行平緩,沒有機(jī)械沖擊情況,滿足工藝要求。
通過配料車驅(qū)動(dòng)方式的改變,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)運(yùn)行和配料車的準(zhǔn)確定位停車,避免了物料拋灑,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率;驅(qū)動(dòng)設(shè)備由于采用了鼠籠電動(dòng)機(jī),運(yùn)行故障率低,維護(hù)檢修方便,設(shè)備維護(hù)檢修費(fèi)用也大大降低;設(shè)備運(yùn)行可靠性高,設(shè)備檢修周期延長,提高了設(shè)備利用率;設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了工人的工作環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。
5 結(jié)束語
(1)在運(yùn)行環(huán)境惡劣而且需要調(diào)速的生產(chǎn)工藝設(shè)備,可通過采用拖動(dòng)系統(tǒng)的變頻改造,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行,降低設(shè)備的維護(hù)檢修費(fèi)用,提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。
(2)通過采用先進(jìn)的檢測控制技術(shù)和設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯、時(shí)序控制,特別是在高危高塵行業(yè),采用先進(jìn)的控制技術(shù),可大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,改善工人的作業(yè)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
(3)拖動(dòng)設(shè)備改造完成投入運(yùn)行后,設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定,設(shè)備可運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)99%以上。配料車拖動(dòng)方式的成功改造,實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)在碳素生產(chǎn)配料車上的成功應(yīng)用,具有較好的相關(guān)行業(yè)推廣應(yīng)用參考價(jià)值,特別是設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣場所,變頻調(diào)速技術(shù)更有著廣泛的應(yīng)用前景。

作者:蘇石嶺;鄔宜洋

 

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