艾默生变频器在水泥厂窑尾料浆喂料中的应用
出处：论文网
时间：2007-05-14
1 引言
在湿法水泥窑煅烧过程中，窑尾料浆的喂料控制是至关重要的一环，它直接关系到水泥熟料的产量和质量。传统的喂料控制方式有2种:(1)勺式喂料:单位勺的容积一定，通过调节直流电机转速来控制喂料量，这是老湿法窖普遍喂料方式，计量较准，但控制较复杂;(2)采用阀门调节，用电磁流量计进行计量的方式，这是近几年发展起来的喂料方式，控制较简便，但阀门执行器频繁动作，易出故障。以上两种方式料浆泵都是以工频恒速运行的。如图1所示为第2种喂料的框图(第一种把流量计和阀门换为勺式机)，对于料浆泵，具有以下特性:其(流量)Q∝N(转速)，(扬程)H∝N2，(轴功率)W∝N3。当流量减小时，如果泵的转速也随之下降，则轴功率可以降低很多，如果采用改变料浆泵的转速来调节料浆的流量，就能节约大量能量。而变频器具有良好的驱动性能，包括PID控制等先进控制算法、丰富的控制功能以及节能节电等显著特点，因此可以采用变频器来对原喂料方式进行改造。
在湿法水泥窑煅烧过程中，窑尾料浆的喂料控制是至关重要的一环，它直接关系到水泥熟料的产量和质量。传统的喂料控制方式有2种:(1)勺式喂料:单位勺的容积一定，通过调节直流电机转速来控制喂料量，这是老湿法窖普遍喂料方式，计量较准，但控制较复杂;(2)采用阀门调节，用电磁流量计进行计量的方式，这是近几年发展起来的喂料方式，控制较简便，但阀门执行器频繁动作，易出故障。以上两种方式料浆泵都是以工频恒速运行的。如图1所示为第2种喂料的框图(第一种把流量计和阀门换为勺式机)，对于料浆泵，具有以下特性:其(流量)Q∝N(转速)，(扬程)H∝N2，(轴功率)W∝N3。当流量减小时，如果泵的转速也随之下降，则轴功率可以降低很多，如果采用改变料浆泵的转速来调节料浆的流量，就能节约大量能量。而变频器具有良好的驱动性能，包括PID控制等先进控制算法、丰富的控制功能以及节能节电等显著特点，因此可以采用变频器来对原喂料方式进行改造。
图1 传统料浆控制框图
2 系统实现
2.1 系统组成
新喂料框图如图2所示,各环节如下:
图2 新喂料框图
(1) 变频器:由于美国艾默生公司的变频器性价比高，选用它的TD2000变频器作为控制系统的执行器;
(2) 流量计:流量计为国内生产的电磁流量计，输出为标准4~20mA电流信号，最大流量为60方/小时;
(3) 料浆泵:使用原来的料浆泵(150NG)，密封性较好，低速运行时不漏浆。
2.2 软件设计
由于我厂使用DCS过程控制系统，这为实现喂料的手、自动控制带来了方便，手、自动切换和控制算法由DCS系统实现，变频器作为执行器，采取双闭环控制方式 如图3所示，外环为流量控制环，内环为变频器频率控制环;DCS系统接受实际流量信号和变频器的频率信号。设定流量与实际流量的偏差经运算后作为变频器的频率设定信号，与变频器的实际频率信号比较，运算结果作为变频器的实际频率信号。由于料浆泵有30m多的扬程，变频器低于31Hz时抽不出浆，而到39Hz时,就达到最大流量60m3，所以我们限定了变频器的运行频率，调节范围为31Hz~39Hz，它和DCS系统送出的0~10V频率信号对应。
图3 控制框图
然而绝大多数湿法窑都没有用DCS系统，这可以用变频器的内置PID功能，图4为它的控制框图，这种方式充分利用变频器的功能，外加一个手动和自动转换开关，而实现自动喂料时，把测速发电机的窑速信号(0~55V)变换成0~10V信号，经比例调节 器得到料浆喂料设定量。
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