The Simens frequency changer in K powder concentrator control system's application
（江苏科行环境工程技术有限公司 盐城）
摘要： 结合水泥行业选粉系统工艺，详细介绍了基于变频系统的水泥成品细度调节控制及选粉系统变频改造带来的能耗降低及其效益分析。
关键词：西门子变频器、PLC、选粉机
Abstract ：This *** introduces that the union cement profession chooses the powder system craft, introduced in detail and chooses the energy consumption which based on the frequency conversion system's finished cement degree of fineness regulating control the powder system frequency conversion transformation brings to reduce and the benefit analysis.
Key Words：Simens frequency、PLC、powder concentrator
正文:不同性质的水泥，对水泥成品粉粒细度要进行很好的控制，而老式选粉机要改变选粉细度，其过程相当麻烦，不但要停机，而且要将选粉机拆开，调整同轴上每组扇叶的数量和角度。这个过程又不具备标准依据，只能按照经验值对比试验，每次都重复这样的过程：拆开机组→调整扇叶→装上机组→试选→检验细度直到选出的粉粒达到要求的细度为止。
变频器应用之后的选粉系统，只须按下提前预置的不同标号细度按钮，选粉机选出的粉粒就对应所需要的细度。我公司为黄海水泥厂2号生产线的水泥磨,配套使用的选粉机为K2000C型选粉机,主轴电机所配变频器为MM440；循环风机 配用变频器为MM430。做到了连续化、自动化生产，即节约了宝贵的时间又提高效率，降低了能耗和劳动强度，综合效益明显。
MM440是西门子公司生产的通用型矢量变频器，它性能稳定，质量可靠，功能齐全，在水泥新型干法线粉磨选粉系统中应用广泛。
变频器在本系统中的应用如图1-a和1-b：


该厂从变频改造前的使用情况看,循环风机的规格偏大,表现在产量达到额定能力时,风门开度只需控制在40%以下,否则料粉就会跑粗。风机偏大,造成电耗偏高。另外,由于电机采用直接起动方式,起动时间长,对电网冲击大,故障也多。为了降低电耗,同时解决电机起动问题,在生产车间安装了一台功率为90KW西门子MM430变频调速器, ,对电机进行调速控制,取得了满意的效果。
鉴于变频调速原理已有不少文章介绍,安装也大同小异,所以本文仅对其效果做重点介绍:
(1)在安装调试过程中，根据选粉机的运行规律，当风机先启动时会在风力带动下将选粉机主轴带动自由运行起来，转速低于额定转速，一段时间后启动选粉机（该选粉机主轴以75KW的MM440变频器拖动调速），大约5秒后变频器故障停车，有几次引起主空开跳闸。但是，如果先不启动风机，让选粉机在静止态启动则不会出现问题。
现场分析应该和变频器的工作象限有关，当选粉机被风机带起来后，启动变频器此时电动机作发电状态，造成直流过压。
然后将参数设置为无传感器矢量控制；当然，如果额定的转速比较高，也可设置一个小一点的斜坡上升时间。电机在转动中启动，跳闸，而在静止启动正常，说明变频器应设置P1200捕捉再启动功能。
最终通过以上参数的调整与设定最终选粉机运行正常。
(2)风机运行过程中电耗大幅度下降
风机变频调速(调风门)前、后的用电记录如表1、表2。
表1：风机变频调速（调风门）运行前的用电记录
记录时间 用电量（kWh） 功率（Kw）
3月2日14：50～17：10 186 80.7
3月9日15：10～24：00 762 79.2
3月20日10：00～16：00 480 78.0
表2：风机变频调速运行用电记录
记录时间 频率（HZ） 转速（r/min） 用电量（Kwh） 功率（Kw）
4月15日8：00～24：00 31.5 625 946.8 53.2
4月31日9：01～15：05 26.9 533 234.0 38.6
5月14日9：44～14：56 29.0 576 252.8 48.6

以上数据中,用电量的记录使用的是装在车间配电室的同一块电度表,以便前后对比(变频器本身的损耗包含在调速运行时的用电量内)。从以上数据可以看出,使用变频调速器的节电效果显著,每小时平均节电25kWh,节电率达30%以上。如果按正常情况计算, 该生产线风机全年运行时间是 5250h,全年可节电5300×25 kWh。按平均电价0.36元/kWh计算,一年节约电费4.8万元。而变频器系统的改造价格也是10万元,全部投资两年即可收回。
以上分析计算中,风机使用MM430变频调速器前后的用电,各取了三个记录数据,代表用电量高、中、低三种状况,基本上能够代表用电的实际情况。但在计算平均用电时,假定三种用电状况的时间是一样的,各占总用电时间的三分之一,与实际情况有一定出入。但由于风机运行中,多数时间是中间状态,所以对计算结果的影响不大。另外,由于使用变频器后,负载电流从160A左右降至60A左右,两级变压器和线路的损耗均有所降低,如果考虑这一困素,效益会更好。
(2)电机起动问题迎刃而解
变频器能够设定起动加速时间,是理想的软起动控制设备。原来电机的起动时间是25s,现在设定为120s,电机起动平稳,无电流冲击,而原来电机起动时啸叫声很大。更重要的是,变频器控制下的起动方式,完全排除了以前常有的起动失败现象,以前我们曾考虑配置一台300kW的自耦减压起动器,价格2万元左右,应用变频器后该投资可节省。
(3)设备运行状况大为改善
由于受工艺条件限制,这台循环风机和电机是安装在生料磨18m平面的钢支架上。支架和楼板间垫以减振器,用以减小振动,但效果一直不好,风机和电机运行时振动剧烈,噪声很大。为此曾对电机进行过反复找正,也对减振器进行过调整,问题均未解决。使用变频器后,电机和风机的速度下降,振动和噪声减小,运行状况良好。随着速度降低,设备的磨损减小;另外,原来因为负载电流大,电缆接头经常烧坏,影响生产,这一问题现在也得到解决。
(4)细度调节更加有效
原来用调节风机风门的办法控制选粉细度,调节范围有限。风门关小时,风量有所减小,但风压随之增大,调到一定程度就不起作用了。改用变频调速后,随着风机速度升降,风量和风压同时升降,可以在更大范围内调节细度。
变频器自投运以来,运行良好,工作可靠,调节方便,性能稳定。曾经出现因欠电压而多次跳闸的故障,经检查,是容量2000kWA的水泥磨电机起停时引起的操作欠电压所致。我们采用电机并联补偿电容器的办法,基本解决了这一问题。
参考文献：
[1] 刘瑞华.S7系列PLC与变频器综合应用技术.2009（5）
[2] MICROMASTER 430使用大全. SIEMENS AG Automation﹠Drives Group
[3] MICROMASTER 440使用大全. SIEMENS AG Automation﹠Drives Group
[4] SIEMENS.S7手册[M].北京：西门子（中国）有限责任公司自动化与驱动集团自动化系统部,1996.