離心機制動方式改造側記

　　摘要：本文介紹了離心機制動方式改造的特點及反饋制動單元應用于離心機變頻調速控制系統的基本情況。

　　關鍵詞：變頻器 離心機 反饋制動單元

　　 Abstract: This article introduces the feature of the transform in braking of centrifugal machine also the application of the power feedback braking unit in the variable-frequency control system of centrifugal machine

　　Key words: inverter centrifugal machine power feedback braking unit

一、引言

石藥集團維生藥業（石家莊）有限公司是國內主要的維生素C生產企業。公司一直努力進行技術改造，利用先進的控制工藝及控制技術，降低成本，提高工作效率。此次對離心機的控制系統改造正是對以前舊設備進行的重要改造之一。

離心機是維生素C生產企業應用最多的料液分離設備，它能夠實現結晶體與溶解母液的分離。經過十多年的使用，原來的電氣控制顯得有些落后于工藝的發展，尤其是降速時間太長，工作效率較低，成為工藝改進的主要制約因素。如果采取增加機器設備的方法，不但投資大，還要受到安裝條件限制，因此采取改造原來的控制系統的辦法，采用反饋制動單元配合變頻調速控制，以解決上述問題?，F以舊線提煉二工段一號離心機技術改造為例，介紹有關情況。

二、離心機變頻調速系統介紹

　　1、設備機械參數：電動機型號 YB180L-4B5 22KW

　　電動機最高轉速 1470rpm

　　轉鼓直徑 1500mm

　　有效容積 600L

　　轉鼓最高轉速 850rpm

　　洗料速度 80rpm

　　加料速度 80rpm

　　最大裝料量 800Kg

　　變頻器型號 FRN22G11S-4CX

　　2、制動單元選用及電氣控制系統原理

離心機是一種大慣量恒轉矩設備，正是這種機械特性使得制動單元成為離心機運行控制主要部件之一，對于離心機的工藝控制和機械效率的提高都有非常重要的意義。離心機降速時，如果采用自由停車，離心機的實際停車時間將超過2小時，這對于離心機使用及工藝控制都有很大的制約，采用機械制動方式，對于較大容量的離心機來說，不但時間太長，控制和安全方面則存在較大的隱患；所以只能利用變頻調速制動方式。在利用變頻調速制動時，變頻器的設定制動時間較短，由于離心機的轉動慣量很大，離心機的轉鼓帶動電動機轉動，此時電動機的轉速比變頻器的輸出同步轉速高，電動機處于發電狀態使得變頻器直流母線電壓升高，如果不能把這部分能量消耗掉，使得直流母線電壓保持在正常范圍內，變頻器將出現直流過電壓報警故障而不能正常工作；為了消耗掉這部分再生能量，使用制動單元及制動電阻互相配合，在制動單元檢測到直流母線電壓超過正常工作范圍值時，打開直流母線和制動電阻之間的電路通道，將電動機產生的再生電能消耗在制動電阻上，從而限制直流母線電壓，使得降速過程正常進行。

受到技術及成本上的限制，以前的離心機設備生產廠家都采用上述能耗制動方式，電動機產生的再生電能直接消耗在制動電阻上，大量的再生制動電能得不到利用，更由于制動單元及制動電阻在配備上受到配電室環境限制，從功率上不能做的太大，否則大量的發熱將會導致制動單元及變頻器過熱保護，影響的生產的順利進行。隨著電子技術的不斷發展，能量反饋式制動單元逐漸得到開發和利用，進口反饋制動單元由于價格高，回收期長，維護費用大，維護水平要求較高，因此在使用上受到限制。近期國產反饋制動單元的出現，使得反饋制動單元的應用變得較為現實。

由眾多國內外的反饋制動單元中，我們選用深圳加能電子科技有限公司生產的IPC-PF-1s型能量反饋制動單元，其特點如下：

　　1、IPC-PF-1s高效，低噪，綠色環保。

　　2、適用于所有380-460伏的通用變頻器。

　　3、IPC-PF-1s會自動測量再生電能的大小，自動計算最佳制動力矩，用戶不必設定任何參數。

　　4、較高的性價比。

　　5、接線簡便易行，制動效果較好。

　　其技術指標和特點如表1所示。

　　其電氣接線原理圖見圖1

　　3、參數設置

由于反饋制動單元的接入，使得工藝控制參數產生相應的變化，因此對變頻器的參數進行重新設定。具體主要變頻器參數設置見表2。為了保證轉速提升的平穩性，需要合理選擇加速方式，通過實踐證明，選用S曲線啟停方式非常適合轉速的提升，即電動機剛啟動時以較小的加速度運行，有利于混合料液在離心機轉鼓中更好的均勻分布，然后再以與加速時間相應的加速度提高轉速，接近設定速度時，再以較小的加速度運行至設定值；減速過程與加速過程相似。這種運行控制方式不但能夠有效地減小電動機啟動和停止時的沖擊電流，有效地提高離心機的運行穩定性，還能夠使反饋制動單元反饋到電網的電流變得較為平緩，減少對電網的沖擊。
　　
4、工藝過程

SD-1500吊帶離心機是遼陽藥機生產的主要離心機品種，在舊線提煉二工段主要完成古龍酸的晶體與母液的分離。工藝過程為：進料過程—升速過程—高速甩料過程—降速過程—洗料過程—升速過程—高速甩料過程—降速過程—出料過程。具體工藝過程及時間控制參數見表3 ，通過表3可以看出，由于降速時間大大減少，使得工作效率提高26%，已經能夠滿足所需要的工藝改進要求。因此改造設備是較為成功的。

　　5、節能分析

由于采用了反饋制動單元，將離心機帶料的轉鼓運轉勢能在降速時轉化為電能直接反饋回電網，因此將節約大量的電能，減少相應的電費支出。經過測算，每車料經過兩次降速過程，能夠反饋到電網一度電，每班每臺離心機要處理九車料左右，每臺離心機每年運行時間為330天，則每臺離心機每年節約電量為：
節約電量=1度/車*9車/班*3班/天*340天/年=9180度
由以上計算可以看出采用了反饋制動單元以后，每年僅節約電費將可達到
節約電費=9180度*0.53元/度=4865.4元
而反饋制動單元價格僅不到8000元，也就是說，不到兩年的時間就可以收回購買反饋制動單元的投資。此外，采用反饋制動單元以后，節約了配電室的空調使用，改善了電氣設備的運行環境，在另一方面獲得了節能效果。因此，此項投資對公司是非常有益的。

　　三、結束語

這次離心機制動改造是石藥集團維生藥業（石家莊）有限公司進行的一次非常有意義的嘗試，使得設備的使用效率大為提高，并在節能方面、投資效益方面都得到很好的效果。通過這次成功的改造增強了我們繼續進行改造的信心，也將為石藥集團維生藥業（石家莊）有限公司帶來了巨大的經濟效益

　　參考文獻：

　　1．周紹英編，《交流調速系統》 機械工業出版社，1998年
　　2．李正熙編，《電力拖動自動控制系統》 冶金出版社，2000年
　　3. FRN5000G11S-4CX富士變頻器說明手冊 富士電機
　　4. IPC-PF用戶使用說明書 深圳加能電子科技有限公司
　　5. SD1500離心機說明書 石藥集團維生藥業（石家莊）有限公司