大范围调速定量给料机在砂岩配料上的应用

2020-12-30郑拥军

水泥工程 2020年5期

郑拥军，张彦，蒋欢，苏江

（1.江苏天山水泥集团有限公司，江苏无锡 214062;2.宜兴天山水泥有限责任公司，江苏宜兴 214255）

1 提出问题

宜兴天山水泥有限公司使用砂岩作为硅质校正料，由γ在线分析仪自动控制给定量，砂岩容重约1.64 t/m3，砂岩秤为无锡港晖电子有限公司DEM1442型，给料量4～40t/h。由于砂岩成分波动，造成砂岩的给定量变化非常大，变频器经常在最小和最大频率变化，最小时不到1Hz。对于常规40t/h的皮带秤低于10%量程,即4t/h以下时就无法正常控制，不能满足在线分析仪自动配比调整要求。频繁的低频运行会造成电机温度过高、变频器频繁跳停，使设备不能连续、稳定运行，严重影响生产，同时低频运行计量精度也不能得到保证。

2 定量给料机调速原理

定量给料机的控制原理公式:

Q=M×V×3 600

其中：Q—流量设定值，t/h；M—皮带上被称重的物料质量，kg/m；V—皮带实际运行速度，m/s。

在正常情况一定时间段下，Q一般被中控设定为一个恒定值，质量M与速度V成反比例关系，速度V是被调节量，随质量M的变化而变化，以保证Q为恒定值。其系统调节的快慢、平滑程度、软件计算方法等因素决定了整个系统的计量精度（一般±0.5%）。有些情况下，Q也被中控频繁更改，那么在质量M变化较小的前提下，速度V同样是被调节量，与Q值是正比例关系，随Q的变化而变化。

皮带上下落的物料量是不变的，调节流量范围就是调节电机的转速。由于电机在低频（小于50Hz）运行时易发热过载，而电机运行在5～500Hz时状态良好，因此定量给料机流量调整范围为1∶10（比如40t/h的皮带秤调节范围为4～40t/h）。

3 解决方案及效果

砂岩秤的流量设定值由于成分的波动必须进行大范围的调整，其所要求的调速范围远远超出1∶10的，甚至达到1∶30或1∶40（一般都是超下限设定），为满足这种大范围（超限）调速控制，在设计中选择了一种具有双速调节性能的、按特殊设计要求制造的三相变频调速电机YD112L-2/12 6/1 kW 2750/390r/min，该电机具备良好的双速运行（2750 r/min和390r/min）功能，在给料量低时，自动将电机由高速区切换到低速区，使变频器设定频率大幅上升7倍，不仅避免了低频运行发热、过载，还增大了给料范围，达到1～40t/h，而使用单速电机定量给料机设计流量范围只能在4～40t/h。

系统原有的控制方式保持不变，依旧采用申克仪表与中控DCS之间进行通讯传输，对设备进行启、停、备妥、故障报警、流量设定、流量反馈等信号的传输及接受。增加一套SIEMENS PLC做辅助系统，设置了电机高速和低速两套启动回路，系统工作时SIEMENS PLC与申克仪表同时接收DCS中控的流量设定值，通过判别流量设定值的范围来自动确定电机的高、低速启动。如图2所示，当流量设定值在4～40 t/h范围时，KM2吸合，电机在高速区运行。当流量设定值为1～4t/h超限范围内时，KM2断开，KM4吸合，切换时间2～4s。变频器调速游刃有余。

图1 双速电机控制图

图2 定量给料机控制原理图

在1～4 t/h给料时，单速秤配料砂岩流量波动大，而双速秤配料砂岩流量稳定，能够及时跟踪在线分析仪设定的流量并且彻底杜绝了变频器低频运行时再出现电机发热、过载，而影响生产。双速秤皮带上可以固定料层在1～40t/h之间平稳配料，始终保持一定料层，小流量时也一样平稳。给料量小于3t/h，电机也不发热、过载。