這篇建筑工程師論文發表了艾默生變頻器在水泥廠窯尾料漿喂料中的應用，在濕法水泥窯煅燒過程中，窯尾料漿的喂料控制是至關重要的一環，它直接關系到水泥熟料的產量和質量。論文介紹了變頻器在調節料將流量的時候突出的應用。

　　關鍵詞：建筑工程論文，機械設計論文

　　1 引言

　　傳統的喂料控制方式有2種:(1)勺式喂料:單位勺的容積一定，通過調節直流電機轉速來控制喂料量，這是老濕法窖普遍喂料方式，計量較準，但控制較復雜;(2)采用閥門調節，用電磁流量計進行計量的方式，這是近幾年發展起來的喂料方式，控制較簡便，但閥門執行器頻繁動作，易出故障。以上兩種方式料漿泵都是以工頻恒速運行的。如圖1所示為第2種喂料的框圖(第一種把流量計和閥門換為勺式機)，對于料漿泵，具有以下特性:其(流量)Q∝N(轉速)，(揚程)H∝N2，(軸功率)W∝N3。當流量減小時，如果泵的轉速也隨之下降，則軸功率可以降低很多，如果采用改變料漿泵的轉速來調節料漿的流量，就能節約大量能量。而變頻器具有良好的驅動性能，包括PID控制等先進控制算法、豐富的控制功能以及節能節電等顯著特點，因此可以采用變頻器來對原喂料方式進行改造。

　　2 系統實現

　　2.1 系統組成

　　新喂料框圖如圖2所示,各環節如下:

　　(1) 變頻器:由于美國艾默生公司的變頻器性價比高，選用它的TD2000變頻器作為控制系統的執行器;

　　(2) 流量計:流量計為國內生產的電磁流量計，輸出為標準4~20mA電流信號，最大流量為60方/小時;

　　(3) 料漿泵:使用原來的料漿泵(150NG)，密封性較好，低速運行時不漏漿。

　　2.2 軟件設計

　　由于我廠使用DCS過程控制系統，這為實現喂料的手、自動控制帶來了方便，手、自動切換和控制算法由DCS系統實現，變頻器作為執行器，采取雙閉環控制方式 如圖3所示，外環為流量控制環，內環為變頻器頻率控制環;DCS系統接受實際流量信號和變頻器的頻率信號。設定流量與實際流量的偏差經運算后作為變頻器的頻率設定信號，與變頻器的實際頻率信號比較，運算結果作為變頻器的實際頻率信號。由于料漿泵有30m多的揚程，變頻器低于31Hz時抽不出漿，而到39Hz時,就達到最大流量60m3，所以我們限定了變頻器的運行頻率，調節范圍為31Hz~39Hz，它和DCS系統送出的0~10V頻率信號對應。

　　然而絕大多數濕法窯都沒有用DCS系統，這可以用變頻器的內置PID功能，圖4為它的控制框圖，這種方式充分利用變頻器的功能，外加一個手動和自動轉換開關，而實現自動喂料時，把測速發電機的窯速信號(0~55V)變換成0~10V信號，經比例調節 器得到料漿喂料設定量。

　　喂料分手動和自動2種調節方式，手動調節由窯頭操作工拫據窯況來設定喂料量;當窯況平穩正常時，喂料量跟蹤窯速,由窯速快慢自動調節喂料量的多少。

　　3　控制電路圖

　　流量設定信號為0~10V，接變頻器VCI-GND端子;流量反饋信號為4~20mA(跳線CN10跳在I側)，接變頻器CCI-GND端子，變頻器采用端子FWD-COM控制啟/停。變頻器的頻率信號由FM-GND端子輸出，如圖5所示。

　　4　變頻器參數設置

　　(1) 電機參數: (根據電機鉻牌)

　　F146=1 (電機參數功能塊顯示)

　　F148=38 (電機額定電壓)

　　F149=115 (電機額定電流)

　　F150=1440 (電機額定轉速)

　　F151=75 (電機額定功率)

　　(2) 控制狀態模式參數:

　　F00=2 (選擇模擬端子給定(VCI-GND))

　　F02=1 (控制端子FWD-COM啟停)

　　F19=25 (加速時間) F10=40 (減速時間)

　　F13=0 (最小模擬輸入量)

　　F14=30 (最小模擬輸入量對應頻率)

　　F15=10 (最大模擬輸入量)

　　F16=35 (最大模擬輸入量對應頻率)

　　(3) 閉環控制回路參數:使用變頻器內置PID控制時設置。

　　F100=1 (選擇模擬反饋閉環控制系統)

　　F101=1 (選擇VCI模擬電壓給定(0~10V)

　　F103=2 (選擇反饋通道電CCI提供電流輸入(0~20mA)(CN10跳在I側))

　　F104=2 (反饋偏置量)

　　F106=125 (反饋通道增益)

　　F111=0.5 (比例系數)

　　F112=0.05 (積分時間)

　　5　調試方法

　　(1) 首先使系統開環運行，檢測流量信號是否正確，并標定流量，使流量與流量計輸出信號4~20mA對應，流量計最大流量60m3/h .

　　(2) 設置好變頻器相關參數。

　　(3) 增加F111的值，直到系統開始振蕩，則取F111=F111振蕩×0.3。

　　(4) 增加F112積分系數值，直到系統開始振蕩，則取F112=F112×0.5。

　　6 效果分析

　　本系統經改造投入運行后，工作穩定可靠，操作方便，取得了顯著的經濟效益。采用變頻控制，料漿泵啟/停時無沖擊電流，正常運行時相對運行轉速較低，使機械損耗減小，漿泵葉輪磨損明顯減小，檢修周期加長，可以不備用料漿泵，機械效率得到提高。本系統另一重要特點是能夠節約大量電能:改造前料漿泵恒速運行，電流平均為110A，改造后喂相同的料漿，電流降為55A，節約功率37.5kW(漿泵為75kW)。如果以0.4元/度電來計算，則1個月可節約電費:37.5×24×30×0.4=10760元， 1年至少可節約電費10萬元，而料漿泵和流量計共計投入才4萬元，不到半年就可收回成本，而且在新線的土建施工時，由于漿直接抽進窯而少了平衡倉，還可以減少土建高度，費用也相應減少。

　　7　結束語

　　在喂料系統中應用變頻調速技術，實現了漿泵的速度由實際喂漿量的多少來進行自動調節，比漿泵在額定轉速下運行節約大量電能，并且可實現喂料自動化，是提高機械效率和減少能耗的有效方法。特別是美國艾默生變頻器作為控制系統的執行器，穩定性好，控制精度高，其變頻器產品在我廠大量使用，其中75kW的變頻器近60臺，收到了良好的節能效果。

　　參考文獻

　　[1] 艾默生變頻器TD2000系列變頻器技術手冊、用戶手冊。

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