一、引言
目前國(guó)內(nèi)糖廠使用的離心機(jī)，大部分是變極調(diào)速間隙式離心機(jī)，這種離心機(jī)提速慢，制動(dòng)采用抱閘制動(dòng)對(duì)電機(jī)的沖擊大，電機(jī)很容易損壞，輔助時(shí)間長(zhǎng)、噪音大，限制了生產(chǎn)能力的提高。由于糖廠處于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，采用自發(fā)電，電網(wǎng)電壓波動(dòng)大，裕量小，且原料季節(jié)性強(qiáng)，要求設(shè)備在較短時(shí)間內(nèi)保持高生產(chǎn)率，高可靠性，免維護(hù)，而離心機(jī)慣量大，頻繁制動(dòng)，速度精度要求高，因此要求系統(tǒng)有足夠的制動(dòng)能力，對(duì)電氣系統(tǒng)要求較高。
隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻器在制糖分離心機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越多。采用變頻器驅(qū)動(dòng)普通三相鼠籠電機(jī)可滿足制糖分離工藝的要求?？紤]到分離機(jī)的機(jī)械特性屬于恒轉(zhuǎn)矩大慣性負(fù)載，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩特性的變頻器并配置剎車制動(dòng)單元，選用合適的制動(dòng)單元，配以一定的制動(dòng)電阻滿足分離機(jī)剎車制動(dòng)的要求。本文介紹了新科瑞C500系列變頻器應(yīng)用在糖廠分離機(jī)上，這種變頻器具有獨(dú)特的矢量控制、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、AVR自動(dòng)穩(wěn)壓運(yùn)行等功能。與原來(lái)的操作方式一致，采用多段速度控制。
二、制糖分離機(jī)的工藝
??廣東某糖廠的制糖分離工藝采用離心脫水方式。分離機(jī)主要由錐體轉(zhuǎn)筒、驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，電機(jī)軸與轉(zhuǎn)筒直接相連。從高濃度的糖水中結(jié)晶出來(lái)的固體糖，在錐體轉(zhuǎn)筒中進(jìn)行脫水處理。處理的過(guò)程是：電機(jī)從零開(kāi)始升速，這時(shí)物料也開(kāi)始注入轉(zhuǎn)筒，升至200r/min大約需要1分鐘，注入的物料已達(dá)到1.5噸，這時(shí)停止注料，并且升速至700r/min運(yùn)行1分鐘后，再升速到1000r/min，運(yùn)行4分鐘后，水已全部拋干，逐步降速至停止，降速過(guò)程大約2分鐘。整個(gè)工藝過(guò)程需時(shí)8分鐘。?
三、制動(dòng)單元及電阻?
??1、能耗制動(dòng)：由于負(fù)載較重（物料1.5噸），加速到1000r/min后，要在2分鐘的時(shí)間內(nèi)停下來(lái)，必須加裝容量與變頻器容量相當(dāng)?shù)闹苿?dòng)單元，制動(dòng)單元實(shí)際上就是一個(gè)電壓滯環(huán)開(kāi)關(guān)。在電機(jī)降速時(shí)，負(fù)載的動(dòng)能很大，加在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的電壓，給電機(jī)提供磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)變成了三相交流發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)發(fā)的電經(jīng)逆變橋上的二極管整流變?yōu)橹绷鲗?duì)電容充電。如果電流可以觀測(cè)，則電流的流向和降速前相反，表明能量由負(fù)載返回變頻器，當(dāng)電容的充電電壓達(dá)到710V時(shí)，制動(dòng)單元開(kāi)關(guān)打開(kāi)，電流流向制動(dòng)電阻力，電能以電阻發(fā)熱的形式耗掉。由于能量被消耗，電容電壓下降，下降到680V時(shí)制動(dòng)單元關(guān)斷。只要制動(dòng)過(guò)程沒(méi)有結(jié)束，制動(dòng)單元就會(huì)反復(fù)地打開(kāi)和關(guān)斷，使負(fù)載以平穩(wěn)的速度，很快地降到零。?
??2、制動(dòng)電阻的計(jì)算：在有制動(dòng)電阻制動(dòng)的情況下，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的有功耗損部分，折合成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，大約為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%。因此可用下式計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值：?
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![制糖分離機(jī)的應(yīng)用]( "制糖分離機(jī)的應(yīng)用")
??式中：UC為制動(dòng)單元?jiǎng)幼麟妷褐?，現(xiàn)為710V；TB為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；TM為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；N為開(kāi)始減速時(shí)電機(jī)的速度，本例為1000r/min。?
??由制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻構(gòu)成的放電回路中，其最大電流受制動(dòng)單元ICBG最大允許電流IC的限制，制動(dòng)電阻的最小允許值為：?
??Rmin＝VC/IC
??因此通常Rmin＜RB（5Ω）＜RB0
??3、制動(dòng)電阻的確定：視電機(jī)是否重復(fù)減速，制定電阻額定功率選擇是不同的，本例中電阻的額定功率為24kW，自然冷卻，如果強(qiáng)迫風(fēng)冷電阻的額定功率可減小。一般制動(dòng)電阻應(yīng)采用雙線并繞的無(wú)感電阻，當(dāng)然也可用普通的箱式電阻，但需在電阻兩端并接一只續(xù)流二極管，可使用快恢復(fù)二極管，耐壓1000V以上。
四、變頻改造方案
??1、主要配置：C500高性能矢量變頻器，制動(dòng)單元，制動(dòng)電阻。
2、基本電氣圖如下：
![制糖分離機(jī)的應(yīng)用]( "制糖分離機(jī)的應(yīng)用")
??3、變頻器參數(shù)設(shè)置如下：
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功能碼 | 設(shè)定值 | 說(shuō)明 |
F0.01 | 1 | 運(yùn)行命令為端子控制 |
F0.02 | 4 | 頻率源為內(nèi)部PLC給定 |
F0.07 | 68 | 最大輸出頻率 |
F0.08 | 68 | 運(yùn)行頻率上限 |
F0.11 | 100 | 加速時(shí)間為100S，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定 |
F0.12 | 100 | 減速時(shí)間為100S，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定 |
F2.01~F2.05 | 根據(jù)電機(jī)銘牌 | 電機(jī)參數(shù)，根據(jù)電機(jī)銘牌 |
FA.00 | 20 | 多段速0 |
FA.01 | 70 | 多段速1 |
FA.02 | 100 | 多段速2 |
FA.16 | 1 | 第0段運(yùn)行時(shí)間 |
FA.17 | 1 | 第1段運(yùn)行時(shí)間 |
FA.18 | 4 | 第2段運(yùn)行時(shí)間 |
FA.37 | 1 | 運(yùn)行時(shí)間單位為分鐘 |
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五、結(jié)語(yǔ)
??該方案實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟啟動(dòng)，有效保證系統(tǒng)控制工藝的同時(shí)提高了工效，節(jié)能效果顯著，并且有效延長(zhǎng)了系統(tǒng)各設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備維護(hù)量，為客戶取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，該方案在制糖行業(yè)有著非常廣闊的應(yīng)用前景，目前已成功的應(yīng)用于多個(gè)分離機(jī)變頻改造的系統(tǒng)中。
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