臺(tái)達(dá)變頻器C2000系列在球磨機(jī)上的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司　孟慶明/

?

解決方案/SOLUTION

臺(tái)達(dá)變頻器C2000系列在球磨機(jī)上的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司孟慶明/

摘要：變頻器廣泛應(yīng)用于陶瓷工業(yè)球磨機(jī)的起動(dòng)與控制中，本文介紹了臺(tái)達(dá)變頻器C2000系列在陶瓷行業(yè)球磨機(jī)上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明，應(yīng)用變頻器控制方案，可使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速方便可靠。臺(tái)達(dá)C2000系列獨(dú)特開發(fā)設(shè)計(jì)的智能能量控制方法（Traction Energy Control，TEC）功能，可解決加速過程中的過電壓?jiǎn)栴}，減少制動(dòng)單元等能量回升物品的成本投入，效果可靠，推廣可行性高。

關(guān)鍵詞：球磨機(jī)； C2000； TEC功能

0　引言

在我國(guó)陶瓷行業(yè)，球磨機(jī)是陶瓷工業(yè)粉磨陶瓷原料的重要設(shè)備。球磨機(jī)通常采用籠型異步三相電動(dòng)機(jī)通過液力耦合器、齒輪傳動(dòng)裝置、皮帶傳動(dòng)裝置等驅(qū)動(dòng)筒體以適宜的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到粉磨陶瓷原料的作用。

球磨機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩大，筒體須裝載后才能起動(dòng)；負(fù)載變化隨料筒內(nèi)的物料變化；負(fù)載的慣性大，回饋能量較大。變頻器起動(dòng)方式具有起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)平穩(wěn)和起動(dòng)參數(shù)靈活可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于陶瓷工業(yè)球磨機(jī)的起動(dòng)與控制中。

1　生產(chǎn)工藝

球磨機(jī)主要由圓柱形罐體、傳動(dòng)皮帶、電機(jī)、控制柜等部件組成（見圖1）。罐體內(nèi)裝有研磨介質(zhì)，通常為直徑25～150mm的鋼球或鋼棒。當(dāng)罐體內(nèi)填充滿原料（各種砂石、粘土、棕櫚球）后加水，起動(dòng)球磨機(jī)。球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速直接影響到鋼球和物料的運(yùn)動(dòng)狀況及物料的研磨過程，在不同的轉(zhuǎn)速下，筒體內(nèi)的鋼球和物料的運(yùn)動(dòng)狀況各不相同。在起動(dòng)過程中，由于轉(zhuǎn)速較低，鋼球和物料隨筒體內(nèi)壁上升，當(dāng)鋼球和物料的傾角等于或大于自然傾角時(shí)，沿斜面滑下，形成斜坡。當(dāng)斜坡的傾斜角到達(dá)自然休止角，研磨體在重力等作用下沿斜坡滾下，形成一種稱為瀉落式的狀態(tài)。在這種狀態(tài)中，物料主要在研磨體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的碰擊和研磨作用下被粉碎。

當(dāng)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，研磨體隨筒體上升到一定高度后被拋落，這種狀態(tài)稱為拋落式。在這種狀態(tài)中，物料主要在研磨體拋落時(shí)的碰擊以及部分研磨作用下被粉碎。

2　控制系統(tǒng)配置

控制系統(tǒng)配置如圖2所示。

1）電機(jī)：額定功率250kW，額定電壓380V，額定電流455A，額定轉(zhuǎn)速980r/ min。

2）控制系統(tǒng)：FX2-128MT。

3）變頻器：臺(tái)達(dá)355kWC2000產(chǎn)品，VFD3500C43A。

電機(jī)控制采取了變頻控制同工頻控制相結(jié)合的方式。在起動(dòng)過程中，電機(jī)由變頻器控制，可以解決起動(dòng)電流大的問題，減少機(jī)械沖擊。由于球磨速度始終比較高，在運(yùn)行到50Hz之后，可以切換到工頻運(yùn)行，變頻器繼而可以起動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了由PLC控制切換的旁路系統(tǒng)。

3　臺(tái)達(dá)變頻器C2000系列

圖1　球磨機(jī)

臺(tái)達(dá)高級(jí)磁通矢量變頻器C2000系列具有以FOC控制為核心的高效能變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，以及多元化的驅(qū)動(dòng)控制及模塊化設(shè)計(jì)，故障率低，功率范圍0.75～450kW，可滿足大多數(shù)的應(yīng)用要求。其主要特點(diǎn)：

圖2　控制系統(tǒng)配置

圖3　采用TEC功能之前的過壓?jiǎn)栴}

圖4　采用TEC功能之后

1）感應(yīng)電機(jī)與同步電機(jī)控制一體化；

2）內(nèi)置10K步容量PLC，支持多種編程語言和編程指令；

3）中文LED面板，操作方便，美觀大方；

4）模塊化設(shè)置，可拆卸的風(fēng)扇、控制端子，可選擇搭配各種總線模塊、IO模塊、回饋模塊，擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域，滿足不同要求；

5）先進(jìn)的再生能量解決方案，除傳統(tǒng)的制動(dòng)電阻方案，還支持能量回饋單元以及DC-BUS直流母線并聯(lián)共享等方案，可高效利用回升能量。

4　變頻器控制

球磨機(jī)變頻器控制，在起動(dòng)初期，由于負(fù)載不均衡，在重載一側(cè)下落時(shí)，罐體拖動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生能量回升，導(dǎo)致變頻器直流母線電壓過高，變頻器會(huì)出現(xiàn)加速中過電壓報(bào)警。針對(duì)這種狀況，一般廠家會(huì)通過加能量回升裝置，或者加大變頻器中間電容解決過壓?jiǎn)栴}。C2000系列產(chǎn)品獨(dú)特開發(fā)設(shè)計(jì)的TEC功能，使之在不需要擴(kuò)展硬件的基礎(chǔ)上，可解決過壓?jiǎn)栴}。

采用TEC功能之前，在起動(dòng)過程中，隨著負(fù)載從高處的不斷下落，直流母線電壓持續(xù)升高，最終超過限值而報(bào)警停機(jī)（見圖3）。

如圖4所示，采用TEC功能之后，藍(lán)色為直流母線電壓，綠色為輸出電壓，紅色為輸出頻率。可以看出，在起動(dòng)過程中，通過階段性釋放能量的方式，使直流母線電壓緩慢升高，并且在升高后可以快速恢復(fù)到正常值。

5　結(jié)束語

本文介紹了臺(tái)達(dá)C2000系列產(chǎn)品在陶瓷行業(yè)球磨機(jī)上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明，應(yīng)用變頻器控制方案，可使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速方便可靠。引入TEC功能之后，可解決加速過程中的過壓?jiǎn)栴}，減少制動(dòng)單元等能量回升物品的成本投入，效果可靠，推廣可行性高。