大范圍調速定量給料機在砂巖配料上的應用

鄭擁軍，張 彥，蔣 歡，蘇 江

（1.江蘇天山水泥集團有限公司，江蘇 無錫 214062;2.宜興天山水泥有限責任公司，江蘇 宜興 214255）

1 提出問題

宜興天山水泥有限公司使用砂巖作為硅質校正料，由γ在線分析儀自動控制給定量，砂巖容重約1.64 t/m3，砂巖秤為無錫港暉電子有限公司DEM1442型，給料量4～40t/h。由于砂巖成分波動，造成砂巖的給定量變化非常大，變頻器經常在最小和最大頻率變化，最小時不到1Hz。對于常規40t/h的皮帶秤低于10%量程,即4t/h以下時就無法正常控制，不能滿足在線分析儀自動配比調整要求。頻繁的低頻運行會造成電機溫度過高、變頻器頻繁跳停，使設備不能連續、穩定運行，嚴重影響生產，同時低頻運行計量精度也不能得到保證。

2 定量給料機調速原理

定量給料機的控制原理公式:

Q=M×V×3 600

其中：Q—流量設定值，t/h；M—皮帶上被稱重的物料質量，kg/m；V—皮帶實際運行速度，m/s。

在正常情況一定時間段下，Q一般被中控設定為一個恒定值，質量M與速度V成反比例關系，速度V是被調節量，隨質量M的變化而變化，以保證Q為恒定值。其系統調節的快慢、平滑程度、軟件計算方法等因素決定了整個系統的計量精度（一般±0.5%）。有些情況下，Q也被中控頻繁更改，那么在質量M變化較小的前提下，速度V同樣是被調節量，與Q值是正比例關系，隨Q的變化而變化。

皮帶上下落的物料量是不變的，調節流量范圍就是調節電機的轉速。由于電機在低頻（小于50Hz）運行時易發熱過載，而電機運行在5～500Hz時狀態良好，因此定量給料機流量調整范圍為1∶10（比如40t/h的皮帶秤調節范圍為4～40t/h）。

3 解決方案及效果

砂巖秤的流量設定值由于成分的波動必須進行大范圍的調整，其所要求的調速范圍遠遠超出1∶10的，甚至達到1∶30或1∶40（一般都是超下限設定），為滿足這種大范圍（超限）調速控制，在設計中選擇了一種具有雙速調節性能的、按特殊設計要求制造的三相變頻調速電機YD112L-2/12 6/1 kW 2750/390r/min，該電機具備良好的雙速運行（2750 r/min和390r/min）功能，在給料量低時，自動將電機由高速區切換到低速區，使變頻器設定頻率大幅上升7倍，不僅避免了低頻運行發熱、過載，還增大了給料范圍，達到1～40t/h，而使用單速電機定量給料機設計流量范圍只能在4～40t/h。

系統原有的控制方式保持不變，依舊采用申克儀表與中控DCS之間進行通訊傳輸，對設備進行啟、停、備妥、故障報警、流量設定、流量反饋等信號的傳輸及接受。增加一套SIEMENS PLC做輔助系統，設置了電機高速和低速兩套啟動回路，系統工作時SIEMENS PLC與申克儀表同時接收DCS中控的流量設定值，通過判別流量設定值的范圍來自動確定電機的高、低速啟動。如圖2所示，當流量設定值在4～40 t/h范圍時，KM2吸合，電機在高速區運行。當流量設定值為1～4t/h超限范圍內時，KM2斷開，KM4吸合，切換時間2～4s。變頻器調速游刃有余。

圖1 雙速電機控制圖

圖2 定量給料機控制原理圖

在1～4 t/h給料時，單速秤配料砂巖流量波動大，而雙速秤配料砂巖流量穩定，能夠及時跟蹤在線分析儀設定的流量并且徹底杜絕了變頻器低頻運行時再出現電機發熱、過載，而影響生產。雙速秤皮帶上可以固定料層在1～40t/h之間平穩配料，始終保持一定料層，小流量時也一樣平穩。給料量小于3t/h，電機也不發熱、過載。

4 結語

在定量給料機上創造性的使用雙速電機，突破了固有技術路線，使調速范圍由4～40 t/h擴大到1～40t/h，滿足了砂巖配料要求，保證了設備穩定、可靠運行，提高了設備運轉率，穩定生料成分提高了熟料煅燒質量。