基于永磁調速裝置的除塵風機系統的設計與實現

遷安首信自動化信息技術有限公司 田 超

基于永磁調速裝置的除塵風機系統的設計與實現

遷安首信自動化信息技術有限公司 田 超

針對傳統除塵風機系統存在耗能高和自動化程度低等缺點，設計了一種基于永磁調速裝置，西門子PLC等現代控制技術的除塵風機系統。本文簡單介紹了永磁調速裝置的工藝原理，著重分析了除塵風機系統的控制結構，控制系統的硬件、軟件設計等。現場實際運行表明該系統節能、自動化程度高、運行穩定。

永磁調速 PL 節能

除塵風機是一種大型除塵設備，已經廣泛應用于冶金、石化等工業領域。傳統的除塵風機大多直接通過大型電機驅動，控制多采用手動控制或者繼電器，耗能大，生產效率低，工人操作也很不方便。近年來，永磁調速裝置、PLC的聯合使用對減少除塵風機能耗，提高自動化程度，對其穩定運行起到了重要作用。基于此，本文采用永磁調速裝置，西門子PLC等現代控制技術設計了一種除塵風機系統，該系統能耗低、自動化程度高、運行穩定。

一、永磁調速裝置的工藝原理

永磁調速裝置是在永磁耦合器的基礎上加入調節機構，實現調速節能目的的一種調速機械。永磁調速器的基本結構主要由兩部分組成：一部分是安裝在負載側（除塵風機）的永磁轉子；另一部分是安裝在動力側（電機）的導體轉子，導體轉子和永磁轉子可以自由獨立旋轉，當動力側的導體轉子旋轉時，導體轉子和永磁轉子產生相對運動，導體轉子在磁場中切割磁力線從而產生渦電流，渦電流產生感應磁場與永磁體相互作用，產生扭矩，從而帶動負載旋轉工作。永磁轉子和導體轉子之間沒有任何機械連接，存在氣隙，永磁調速就是通過調節永磁轉子與導體轉子之間氣隙的大小控制傳遞扭矩的大小，從而獲得可調節，可控制、可重復的負載轉速，達到減速節能的效果。

二、除塵風機系統的控制

1.為了豐富和完善除塵風機的控制功能，減少能耗，切實提高設備的自動化水平和穩定性能，要求除塵風機具有以下功能：

（1）驅動除塵風機的電機具有啟動、停止，急停、提速、降速的功能。

（2）永磁調速裝置可以讓除塵風機在0-960r/min任意轉速進行調節，風機轉速的調節即可在主控室內畫面上進行調節也可以在現場進行手動調節（永磁調速執行器上直接調節）。

（3）連鎖控制由PLC400主站控制，永磁調速裝置的各檢測信號和控制設備信號由PLC300控制。PLC400系統與300系統間的通訊依靠的是西門子公司的OLM模塊，完成控制信號及數據的高速傳遞與交換。

2.控制系統的結構設計

安裝在系統各個部位的檢測儀表向PLC反饋現場的各種檢測信號，行程開關和操作臺上的按鈕向PLC發送各種控制信號，PLC按預先編寫的程序進行邏輯計算并且輸出相應的邏輯控制功能，從而使系統按照既定的工藝要求順利進行工作。

（1）控制系統關鍵硬件的配置

①永磁調速裝置的配置

本系統采用了美國麥格鈉公司生產的永磁調速裝置（ASD）WH-2500，通過上級PLC傳遞的4～20mA的電流信號控制ASD調解除塵風機的轉速，在滿足現場工藝需要的同時還大量節約了能源。該裝置還配備有水箱、水泵和板式換熱器，ASD軸承的稀油潤滑采用循環式油箱溢流潤滑。

②西門子PLC的選型

根據除塵風機系統的工藝原理，結合ASD實際需要的模塊點數，本著節約成本的設計原則，選擇西門子S7-300系列PLC中性價比較高的6ES7 331-7KF02-0AB0（AI，8路，多種信號），6ES7332-5HF00-0AB0(AO，8路， 多 種 信 號)，6ES7321-1FH00-0AA0（DI，220V電 16點 ），6ES7322-1BH01-0AA0（DO，16點）作為永磁調速裝置的基站。通過6GK1 503-2CB00（PROFIBUSOLM/G11，1個RS485接口，兩個BFOC）與除塵風機400主站進行通訊。

3.ASD控制系統的軟件設計

（1）西門子PLC程序的設計

ASD控制系統的編程軟件采用STEP7_V5.5，主要實現的邏輯控制功能有：操作臺按鈕的觸發響應；兌鐵、煉鋼，出鋼時除塵風機實現自動高速，其余時間低速運轉；ASD各種模擬參數的反饋；與除塵風機400主站實現通訊。

一般情況下，在編寫程序解決較復雜的問題時，為了使整個程序結構清晰明了，通常根據程序要實現的主要功能，將程序劃分為若干個相對獨立的部分，使其中每個部分解決一個較小的功能。所以，該程序的設計亦可采用模塊化的程序設計。

（2）上位畫面的設計

ASD控制系統的畫面采用INTOUCH10.0創建的。主要實現的邏輯控制功能有：除塵風機系統的各種遠程操作；除塵風機系統的各種參數檢測。

四、結束語

經過設計，永磁調速裝置成功安裝在了遷鋼—煉鋼5#除塵風機上，遷鋼一煉鋼目前有四臺風機是直接由電機驅動的，通過一年多的實際使用，對比數據發現減少了機械振動量的80%左右，能耗和維護工作量減少一半以上，因設備維護維修的費用、停工損失等大大降低。

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ISSN2095-6711/Z01-2015-07-0257