座人德瑞斯变频器在焦化厂烧结配料系统中的应用

德瑞斯变频器在焦化厂烧结配料系统中的应用

一. 概述

中国是世界最大的焦炭生产国，每年估计有2亿吨左右的优质煤炭用于生产焦炭，仅山西一省的不完全统计，每年炼焦消耗煤炭就超过9,000万吨，中国焦炭的出口量直接影响着世界市场。传统焦化工艺中主要依靠工作经验进行调节，存在以下几方面的问题：(1)不能适时进行调节配比，生产效率较低。(2)由于缺少计量设备，人为影响因素较多，物料不能很好控制，浪费现象严重，生产成本大大提高，不合格率较多，造成大量的废品。 (3)由于物料的粉尘污染较严重，严重影响工人的身体健康。近几年来，特别是随着中国加入WTO以后，工业过程自动化程度越来越高及人们对环保意识的增强，变频技术以其优异的性能，在国内外得以广泛应用。文中重点介绍变频调速技术在合钢和新钢焦化厂烧结配料系统中的应用。

二、系统工艺流程及主要参数

焦化厂烧结配料系统主要由工业控制计算机（含组态软件）、控制系统（内含PLC等）、二次仪表（内含计量仪表和专家调节器）、变频器（型号为VFD110A43A）、现场操作盘、调速皮带秤和圆盘给料机等组成。生产的焦碳主要是由石灰石、煤炭、铁合金、烧结料等四种物料进行配比烧结而成，其中前三种物料各有两个料仓，料仓中物料分别通过各自的圆盘给料机、并由电子配料皮带秤计量后输入总输送带，再由总输送带将混合料送入料仓。系统框图如图1所示：

系统框图

主要参数

（1）圆盘给料机

电机型号为YSP160Mz-4，功率11Kw，转速1140rpm，AC380V，50Hz。

（2）电子配料皮带秤

皮带宽度：1000mm；速度：0.5m/s；生产能力：60t/h（5台），30t/h（2台）。

三、系统的过程控制实现

电子调速配料系统通常有两种调速方式：调节圆盘给料机给料和调节皮带输送机速度给料。该系统采用调节圆盘给料机进行给料。

控制过程主要是通过电子配料皮带秤对圆盘给料机输送的物料进行计量，由控制仪表接收称重信号和速度信号，经处理后转化为累计值和瞬时流量，并将累计值、瞬时流量信号由RS-485口传送给工业控制机（上位机）、以4～20mA模拟电流信号传送给PID调节器，调节器将该信号与内部设定值进行比较运算后， 4～20mA的模拟信号送给变频器，再由变频器去调节圆盘给料机的转速，当流量增大时，降低圆盘给料机的转速，反之提高圆盘给料机的转速，从而使得几种物料的流量和阶段累计量均保持在设定的范围内，进而得到可靠的产品质量。

系统的参数及运行过程可通过工控机进行设定和监控，也可通过手动修改PID调节器的值，操作方便，控制可靠，整个系统实现了高度自动化，形成7个既相对独立又相互联系的闭环控制系统，其配料控制系统结构框21187-T4图如图2所示。

闭环控制系统结构框图

四、变频器控制系统的设计

1、控制对象

物料量的改变情况主要是由圆盘给料机的转速决定的，即系统最终控制对象是圆盘给料机。圆盘给料机的转速是通过变频器来控制的，其容量的大小直接涉及到变频器的选用规格。

2、负载特性

从上面的控制过程我们可知：变频器用于控制圆盘给料机，其负载属于恒转矩负载，电机的功率与负载转矩和转速的乘积成比例，即：P=T*n/9550，负载的速度转矩特性如图3所示。

负载转矩速度特性

3、变频器型号的选用

极易碎裂成小块 圆盘给料机的电机型号为YSP160Mz-4，功率11Kw，其额定电流为25A，由于工作中系统一直处于连续运行状态，变频器的额定输出电流应大于电机额定电流的（1..1）倍。正常工作中，现场物料的均匀性较好，电机加减速的特别是第3代铝锂合金材料的发展现状频率相对来说较低，而且加减速的时间相对较短，尽管变频器的最大输出转矩是由变频器的最大输出电流决定的，但根据计算结果及设计经验，我们选用台达公司的变频器，其型号规格为：VFD110A43A。

4、比例调节方式

皮带上的物料不是均匀的，物料的瞬时流量总是在不断变化，为此，系统的下位机采用PID调节器。调节器将上位机送给的流量信号与给定值进行比较，根据偏差大小，输出4～20mA信号去调节变频器，从而达到恒定的流量，取得预期的效果。

5、变频器内部参数设置

主频输入由PID调节器输出4～20mA进行调节，外部端子采用二线制接法进行控制。其主要参数设置为：主频输入Pr00=1、运转指令Pr01=2、电机停止方式Pr02=1、最高频率Pr03=60、最大电压频率Pr04=50、最高输出电压Pr05=380、最低频率Pr08=2、最低输出电压Pr09=10、外部端子控制Pr38=1。

6、电机电源供电

电机电源采用双重供电：即变频器供电和旁路供电，当变频器故障时或人为将其切除时，电机自动切换到旁路方式，并根据实际需要，参考电流大小来调节圆盘给料机，以恒速运行，确保系统不间断运行，并能保证控制精度在一定的范围内。

五、变频器使用中的注意事项

因配料系统现场工作环境较恶劣，一旦使用不正确或设置不合理，将很容易造成变频器误动作及故障，不但不能达到预期的运行效果，甚至损坏