陶權(quán)，吳尚慶，陳登義

TAO Quan,WU Shang-qing，CHEN Deng-yi

（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530003）

0 引言

隨著半導(dǎo)體技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，直流傳動(dòng)裝置和系統(tǒng)日趨成熟，全數(shù)字直流調(diào)速裝置的數(shù)字化、智能化、軟件化等先進(jìn)的技術(shù)性能，使其具有工作可靠、調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，近年來全數(shù)字直流調(diào)速裝置已成為糖廠、鋼廠、造紙廠的大型直流電機(jī)拖動(dòng)改造的首選設(shè)備。

1 糖廠壓榨車間壓榨機(jī)原控制方案及存在問題

糖廠壓榨車間的工藝過程是：甘蔗經(jīng)起重機(jī)吊到稱蔗臺計(jì)量（以1噸為一個(gè)單位，統(tǒng)計(jì)的為日產(chǎn)量）后經(jīng)卸蔗臺卸至1# 輸送機(jī)，經(jīng)切碎機(jī)切碎，再經(jīng)2# 輸送機(jī)送至撕裂機(jī)進(jìn)一步撕碎，經(jīng)皮帶機(jī)提升至第一座壓榨機(jī)提汁，第一次壓榨后的蔗料經(jīng)噴水吸濕后，進(jìn)入第二座壓榨機(jī)，這樣反復(fù)到第五座壓榨機(jī)后，蔗料已被提汁了98% 以上的糖分，變成了蔗渣，蔗渣經(jīng)皮帶輸渣機(jī)送入鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽給工廠發(fā)電和供熱。而第二座壓榨機(jī)與第一座壓榨機(jī)之間另置有一螺旋輸送機(jī)，它將所有提出的蔗汁輸送到汁站，經(jīng)汁站中轉(zhuǎn)去蒸餾結(jié)晶車間，最后得到產(chǎn)品白糖，工藝過程如圖1所示。

圖1 糖廠壓榨車間的工藝過程

大型糖廠的壓榨機(jī)組大多數(shù)是5級壓榨，采用5臺直流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)蔗料的平衡輸送和均衡壓榨，需要自動(dòng)調(diào)節(jié)的項(xiàng)目包括：

1）輸蔗帶速度調(diào)節(jié)

根據(jù)第1座高位槽的料位高度（如設(shè)定料位的高度在40% 左右），自動(dòng)調(diào)節(jié)三級輸蔗帶速度，杜絕空槽或漲槽的現(xiàn)象。各臺輸蔗帶的速度將按隨動(dòng)的原理協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)，保持進(jìn)蔗量的均衡，輸蔗帶速度調(diào)節(jié)在這里不是本文討論的內(nèi)容。

2）壓榨機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

壓榨機(jī)列的速度自動(dòng)調(diào)節(jié)是靠保持各高位槽穩(wěn)定料位來實(shí)現(xiàn)，第1座壓榨機(jī)根據(jù)榨量要求保持某一固定轉(zhuǎn)速，由三級帶的調(diào)速維持高位槽的料位穩(wěn)定，保證均衡進(jìn)榨。第2～5座壓榨機(jī)是靠自身的瞬時(shí)調(diào)速來穩(wěn)定各自高位槽的料位，從而保證通過各榨機(jī)的蔗層厚度均勻，達(dá)到高榨、高抽出、低負(fù)荷的目的，故要求壓榨機(jī)轉(zhuǎn)速能調(diào)節(jié)。

大型糖廠的5級壓榨都采用直流調(diào)速電機(jī)，電氣驅(qū)動(dòng)采用某整流器生產(chǎn)的典型晶閘管三相全控橋式整流傳動(dòng)裝置，觸發(fā)控制方式是分立元件模擬控制，是電流內(nèi)環(huán)和速度外環(huán)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，主電路如圖2所示。

圖2 晶閘管三相全控橋式整流主電路

在糖廠生產(chǎn)過程中，壓榨提汁環(huán)節(jié)備最多，噪聲大，條件惡劣，并且糖廠生產(chǎn)靠自備的發(fā)電機(jī)組提供電力，這樣發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和壓榨直流調(diào)速電機(jī)勵(lì)磁可以在系統(tǒng)線路內(nèi)產(chǎn)生高次諧波干擾。另外，壓榨車間內(nèi)濕度大，糖汁極易吸入設(shè)備內(nèi)部引起故障。原調(diào)速系統(tǒng)有10個(gè)控制柜，系統(tǒng)線路龐大而復(fù)雜，檢查維修費(fèi)時(shí)費(fèi)力；原系統(tǒng)技術(shù)水平不高，易因電容老化，溫漂等使低速不穩(wěn)、高速不夠、控制精度不高造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響工廠的生產(chǎn)。

基于以上存在問題，用英國歐陸公司的SSD 590直流驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行技術(shù)改造，采用全數(shù)字直流調(diào)速代替復(fù)雜的模擬控制電路，使控制簡單化、數(shù)字化、智能化。

2 全數(shù)字直流調(diào)速裝置

現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和大功率半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速系統(tǒng)的全數(shù)字控制提供了良好的條件，歐陸SSD 590系列全數(shù)字直流調(diào)速是新型直流調(diào)速器中應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品，它使用交流110V到500V的三相電源，輸出電流范圍在15A～5000A，全系列產(chǎn)品還具有控制、監(jiān)控、保護(hù)和串行通訊的功能。SSD 590分單象限和四象限兩種配置，單象限驅(qū)動(dòng)器僅能實(shí)現(xiàn)正向運(yùn)行，四象限驅(qū)動(dòng)器則是完全可逆的，這兩種配置的驅(qū)動(dòng)器均能實(shí)現(xiàn)對電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的全面控制，四象限驅(qū)動(dòng)器也可以對正反向逆行全面控制。

SSD 590還有一系列可供擁護(hù)隨意設(shè)定的參數(shù)，此參數(shù)數(shù)據(jù)有些來自外部，如速度給定、轉(zhuǎn)矩給定、速度反饋以及電機(jī)的各種特性參數(shù)等，同時(shí)配備I/O接口，可以方便的與外部設(shè)備結(jié)合，以滿足各種調(diào)速的需要；SSD 590提供直流輸出電壓、電流，用于直流電機(jī)的電樞和勵(lì)磁控制，SSD 590系列的控制算法都由高速的16位微處理器完成，自整定算法可自動(dòng)計(jì)算出電流環(huán)的P、I常數(shù)及電流斷續(xù)點(diǎn)，使系統(tǒng)獲得最佳的動(dòng)態(tài)性能。

3 控制方案改造

某糖廠帶動(dòng)5臺壓榨機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)型號是：ZDT2-500-4，額定功率PN=700KW，額定電壓UN=440V，額定電流IN=1712A，額定轉(zhuǎn)速nN=500/1000轉(zhuǎn)/分，勵(lì)磁電流57.2A。編碼器：型號AH387775U024，DC24V，額定轉(zhuǎn)速nN=1024轉(zhuǎn)/分。

5臺壓榨機(jī)的直流拖動(dòng)的改造方案是采用額定電流為35A的小型英國歐陸SSD590系列全數(shù)字直流調(diào)速控制器，代替原來的晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制電路，保留原系統(tǒng)主電路大容量的晶閘管部分，直接用SSD590調(diào)速控制器的觸發(fā)控制部分去控制原系統(tǒng)主電路大容量的晶閘管。

打開SSD590調(diào)速器，在電路板上找出6個(gè)脈沖觸發(fā)的輸出變壓器，仔細(xì)核對后在晶閘管模塊側(cè)剪斷，然后引出到系統(tǒng)原來的整流柜，拆除原系統(tǒng)的觸發(fā)部分，將6組觸發(fā)信號按要求連接到對應(yīng)的晶閘管門極和陰極。另外電流檢測是改造的關(guān)鍵，注意原系統(tǒng)主回路交流側(cè)互感器輸出與調(diào)速器采樣互感器的輸入匹配。

保留原系統(tǒng)整流柜主電路部分，使用原來啟、停繼電器KA動(dòng)作信號，控制SSD590直流調(diào)速啟動(dòng)、停止，控制輸出脈沖，驅(qū)動(dòng)主電路的晶閘管動(dòng)作，保特原系統(tǒng)操作方法，不改變操作人員的操作習(xí)慣；通過觸摸屏設(shè)定直流電機(jī)的速度，由PLC處理后給定到直流調(diào)速器裝置控制輸出脈沖相位來調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)壓榨機(jī)的調(diào)速；反饋采用編碼器的速度反饋，直接由反饋端口輸入，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制；電流反饋信號從主回路交流側(cè)互感器二次測輸出，所有相位同步、輸出過壓、過流、失速等保護(hù)由微處理器運(yùn)算處理。

采用了雙閉環(huán)的結(jié)構(gòu)，通過與直流電機(jī)同軸安裝的測速編碼器反饋回系統(tǒng)，實(shí)際轉(zhuǎn)速信號和給定的電壓信號比較后送入速度調(diào)節(jié)器，經(jīng)速度調(diào)節(jié)器PI整定后輸出和電流的反饋信號共同作用給定電流調(diào)節(jié)器，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器PI調(diào)節(jié)后輸入給晶閘管整流器的觸發(fā)裝置來控制加在直流電機(jī)兩端的電壓，改造后的接線圖如圖3所示。

圖3 改造后的接線圖

4 結(jié)束語

通過對進(jìn)口原裝小功率全數(shù)字直流調(diào)速裝置的改造，使用先進(jìn)的直流觸發(fā)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和各種全面的保護(hù)控制和數(shù)字化技術(shù)，來保證國產(chǎn)直流系統(tǒng)的高可靠性。

改造方案在廣西的多家糖廠得到推廣，運(yùn)行證明，系統(tǒng)改造容易，性價(jià)比高，需要維護(hù)的控制柜減少，維護(hù)方便，降低了設(shè)備的停機(jī)率，特別是裝置具有參數(shù)自整定、故障報(bào)警、故障記憶、自動(dòng)弱磁升速等功能給使用、維護(hù)提供了極大的方便，系統(tǒng)工作可靠，調(diào)速精度高。取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]歐陸公司590+系列全數(shù)字直流調(diào)速控制器操作手[M].2008.

[2]上海尚正電氣有限公司整流器說明書[M].2006.