鄭擁軍，張 彥，蔣 歡，蘇 江

（1.江蘇天山水泥集團(tuán)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214062;2.宜興天山水泥有限責(zé)任公司，江蘇 宜興 214255）

1 提出問題

宜興天山水泥有限公司使用砂巖作為硅質(zhì)校正料，由γ在線分析儀自動(dòng)控制給定量，砂巖容重約1.64 t/m3，砂巖秤為無(wú)錫港暉電子有限公司DEM1442型，給料量4～40t/h。由于砂巖成分波動(dòng)，造成砂巖的給定量變化非常大，變頻器經(jīng)常在最小和最大頻率變化，最小時(shí)不到1Hz。對(duì)于常規(guī)40t/h的皮帶秤低于10%量程,即4t/h以下時(shí)就無(wú)法正常控制，不能滿足在線分析儀自動(dòng)配比調(diào)整要求。頻繁的低頻運(yùn)行會(huì)造成電機(jī)溫度過高、變頻器頻繁跳停，使設(shè)備不能連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，同時(shí)低頻運(yùn)行計(jì)量精度也不能得到保證。

2 定量給料機(jī)調(diào)速原理

定量給料機(jī)的控制原理公式:

Q=M×V×3 600

其中：Q—流量設(shè)定值，t/h；M—皮帶上被稱重的物料質(zhì)量，kg/m；V—皮帶實(shí)際運(yùn)行速度，m/s。

在正常情況一定時(shí)間段下，Q一般被中控設(shè)定為一個(gè)恒定值，質(zhì)量M與速度V成反比例關(guān)系，速度V是被調(diào)節(jié)量，隨質(zhì)量M的變化而變化，以保證Q為恒定值。其系統(tǒng)調(diào)節(jié)的快慢、平滑程度、軟件計(jì)算方法等因素決定了整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)量精度（一般±0.5%）。有些情況下，Q也被中控頻繁更改，那么在質(zhì)量M變化較小的前提下，速度V同樣是被調(diào)節(jié)量，與Q值是正比例關(guān)系，隨Q的變化而變化。

皮帶上下落的物料量是不變的，調(diào)節(jié)流量范圍就是調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于電機(jī)在低頻（小于50Hz）運(yùn)行時(shí)易發(fā)熱過載，而電機(jī)運(yùn)行在5～500Hz時(shí)狀態(tài)良好，因此定量給料機(jī)流量調(diào)整范圍為1∶10（比如40t/h的皮帶秤調(diào)節(jié)范圍為4～40t/h）。

3 解決方案及效果

砂巖秤的流量設(shè)定值由于成分的波動(dòng)必須進(jìn)行大范圍的調(diào)整，其所要求的調(diào)速范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出1∶10的，甚至達(dá)到1∶30或1∶40（一般都是超下限設(shè)定），為滿足這種大范圍（超限）調(diào)速控制，在設(shè)計(jì)中選擇了一種具有雙速調(diào)節(jié)性能的、按特殊設(shè)計(jì)要求制造的三相變頻調(diào)速電機(jī)YD112L-2/12 6/1 kW 2750/390r/min，該電機(jī)具備良好的雙速運(yùn)行（2750 r/min和390r/min）功能，在給料量低時(shí)，自動(dòng)將電機(jī)由高速區(qū)切換到低速區(qū)，使變頻器設(shè)定頻率大幅上升7倍，不僅避免了低頻運(yùn)行發(fā)熱、過載，還增大了給料范圍，達(dá)到1～40t/h，而使用單速電機(jī)定量給料機(jī)設(shè)計(jì)流量范圍只能在4～40t/h。

系統(tǒng)原有的控制方式保持不變，依舊采用申克儀表與中控DCS之間進(jìn)行通訊傳輸，對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟、停、備妥、故障報(bào)警、流量設(shè)定、流量反饋等信號(hào)的傳輸及接受。增加一套SIEMENS PLC做輔助系統(tǒng)，設(shè)置了電機(jī)高速和低速兩套啟動(dòng)回路，系統(tǒng)工作時(shí)SIEMENS PLC與申克儀表同時(shí)接收DCS中控的流量設(shè)定值，通過判別流量設(shè)定值的范圍來(lái)自動(dòng)確定電機(jī)的高、低速啟動(dòng)。如圖2所示，當(dāng)流量設(shè)定值在4～40 t/h范圍時(shí)，KM2吸合，電機(jī)在高速區(qū)運(yùn)行。當(dāng)流量設(shè)定值為1～4t/h超限范圍內(nèi)時(shí)，KM2斷開，KM4吸合，切換時(shí)間2～4s。變頻器調(diào)速游刃有余。

圖1 雙速電機(jī)控制圖

圖2 定量給料機(jī)控制原理圖

在1～4 t/h給料時(shí)，單速秤配料砂巖流量波動(dòng)大，而雙速秤配料砂巖流量穩(wěn)定，能夠及時(shí)跟蹤在線分析儀設(shè)定的流量并且徹底杜絕了變頻器低頻運(yùn)行時(shí)再出現(xiàn)電機(jī)發(fā)熱、過載，而影響生產(chǎn)。雙速秤皮帶上可以固定料層在1～40t/h之間平穩(wěn)配料，始終保持一定料層，小流量時(shí)也一樣平穩(wěn)。給料量小于3t/h，電機(jī)也不發(fā)熱、過載。

4 結(jié)語(yǔ)

在定量給料機(jī)上創(chuàng)造性的使用雙速電機(jī)，突破了固有技術(shù)路線，使調(diào)速范圍由4～40 t/h擴(kuò)大到1～40t/h，滿足了砂巖配料要求，保證了設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，穩(wěn)定生料成分提高了熟料煅燒質(zhì)量。