SSD-590直流调速器在改造糖厂压榨机上的应用

2010-08-23陶权吴尚庆陈登义

制造业自动化 2010年11期

陶权，吴尚庆，陈登义

TAO Quan,WU Shang-qing，CHEN Deng-yi

（广西工业职业技术学院，南宁 530003）

0 引言

随着半导体技术、电力电子技术、计算机技术、自动化技术的发展，直流传动装置和系统日趋成熟，全数字直流调速装置的数字化、智能化、软件化等先进的技术性能，使其具有工作可靠、调节方便、维护简单等优点，近年来全数字直流调速装置已成为糖厂、钢厂、造纸厂的大型直流电机拖动改造的首选设备。

1 糖厂压榨车间压榨机原控制方案及存在问题

糖厂压榨车间的工艺过程是：甘蔗经起重机吊到称蔗台计量（以1吨为一个单位，统计的为日产量）后经卸蔗台卸至1# 输送机，经切碎机切碎，再经2# 输送机送至撕裂机进一步撕碎，经皮带机提升至第一座压榨机提汁，第一次压榨后的蔗料经喷水吸湿后，进入第二座压榨机，这样反复到第五座压榨机后，蔗料已被提汁了98% 以上的糖分，变成了蔗渣，蔗渣经皮带输渣机送入锅炉燃烧产生蒸汽给工厂发电和供热。而第二座压榨机与第一座压榨机之间另置有一螺旋输送机，它将所有提出的蔗汁输送到汁站，经汁站中转去蒸馏结晶车间，最后得到产品白糖，工艺过程如图1所示。

图1 糖厂压榨车间的工艺过程

大型糖厂的压榨机组大多数是5级压榨，采用5台直流调速电机驱动，为了实现蔗料的平衡输送和均衡压榨，需要自动调节的项目包括：

1）输蔗带速度调节

根据第1座高位槽的料位高度（如设定料位的高度在40% 左右），自动调节三级输蔗带速度，杜绝空槽或涨槽的现象。各台输蔗带的速度将按随动的原理协调调节，保持进蔗量的均衡，输蔗带速度调节在这里不是本文讨论的内容。

2）压榨机转速调节

压榨机列的速度自动调节是靠保持各高位槽稳定料位来实现，第1座压榨机根据榨量要求保持某一固定转速，由三级带的调速维持高位槽的料位稳定，保证均衡进榨。第2～5座压榨机是靠自身的瞬时调速来稳定各自高位槽的料位，从而保证通过各榨机的蔗层厚度均匀，达到高榨、高抽出、低负荷的目的，故要求压榨机转速能调节。

大型糖厂的5级压榨都采用直流调速电机，电气驱动采用某整流器生产的典型晶闸管三相全控桥式整流传动装置，触发控制方式是分立元件模拟控制，是电流内环和速度外环的双闭环调速系统，主电路如图2所示。

图2 晶闸管三相全控桥式整流主电路

在糖厂生产过程中，压榨提汁环节备最多，噪声大，条件恶劣，并且糖厂生产靠自备的发电机组提供电力，这样发电机励磁和压榨直流调速电机励磁可以在系统线路内产生高次谐波干扰。另外，压榨车间内湿度大，糖汁极易吸入设备内部引起故障。原调速系统有10个控制柜，系统线路庞大而复杂，检查维修费时费力；原系统技术水平不高，易因电容老化，温漂等使低速不稳、高速不够、控制精度不高造成系统运行不稳定，严重影响工厂的生产。

基于以上存在问题，用英国欧陆公司的SSD 590直流驱动器进行技术改造，采用全数字直流调速代替复杂的模拟控制电路，使控制简单化、数字化、智能化。

2 全数字直流调速装置

现代电子技术的发展和大功率半导体器件的出现，为实现直流调速系统的全数字控制提供了良好的条件，欧陆SSD 590系列全数字直流调速是新型直流调速器中应用广泛的产品，它使用交流110V到500V的三相电源，输出电流范围在15A～5000A，全系列产品还具有控制、监控、保护和串行通讯的功能。SSD 590分单象限和四象限两种配置，单象限驱动器仅能实现正向运行，四象限驱动器则是完全可逆的，这两种配置的驱动器均能实现对电机速度和转矩的全面控制，四象限驱动器也可以对正反向逆行全面控制。

SSD 590还有一系列可供拥护随意设定的参数，此参数数据有些来自外部，如速度给定、转矩给定、速度反馈以及电机的各种特性参数等，同时配备I/O接口，可以方便的与外部设备结合，以满足各种调速的需要；SSD 590提供直流输出电压、电流，用于直流电机的电枢和励磁控制，SSD 590系列的控制算法都由高速的16位微处理器完成，自整定算法可自动计算出电流环的P、I常数及电流断续点，使系统获得最佳的动态性能。

3 控制方案改造

某糖厂带动5台压榨机的直流电动机型号是：ZDT2-500-4，额定功率PN=700KW，额定电压UN=440V，额定电流IN=1712A，额定转速nN=500/1000转/分，励磁电流57.2A。编码器：型号AH387775U024，DC24V，额定转速nN=1024转/分。

5台压榨机的直流拖动的改造方案是采用额定电流为35A的小型英国欧陆SSD590系列全数字直流调速控制器，代替原来的晶闸管触发驱动控制电路，保留原系统主电路大容量的晶闸管部分，直接用SSD590调速控制器的触发控制部分去控制原系统主电路大容量的晶闸管。

打开SSD590调速器，在电路板上找出6个脉冲触发的输出变压器，仔细核对后在晶闸管模块侧剪断，然后引出到系统原来的整流柜，拆除原系统的触发部分，将6组触发信号按要求连接到对应的晶闸管门极和阴极。另外电流检测是改造的关键，注意原系统主回路交流侧互感器输出与调速器采样互感器的输入匹配。

保留原系统整流柜主电路部分，使用原来启、停继电器KA动作信号，控制SSD590直流调速启动、停止，控制输出脉冲，驱动主电路的晶闸管动作，保特原系统操作方法，不改变操作人员的操作习惯；通过触摸屏设定直流电机的速度，由PLC处理后给定到直流调速器装置控制输出脉冲相位来调节电机的输出转速，实现压榨机的调速；反馈采用编码器的速度反馈，直接由反馈端口输入，实现速度闭环控制；电流反馈信号从主回路交流侧互感器二次测输出，所有相位同步、输出过压、过流、失速等保护由微处理器运算处理。

采用了双闭环的结构，通过与直流电机同轴安装的测速编码器反馈回系统，实际转速信号和给定的电压信号比较后送入速度调节器，经速度调节器PI整定后输出和电流的反馈信号共同作用给定电流调节器，经电流调节器PI调节后输入给晶闸管整流器的触发装置来控制加在直流电机两端的电压，改造后的接线图如图3所示。