【摘要】通過對糖廠刮刀離心機(jī)數(shù)字交直流調(diào)速方式的控制系統(tǒng)組成、技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)能力、單位能耗及維護(hù)與保養(yǎng)等方 面的比較，說明數(shù)字式交流調(diào)速方式比數(shù)字式直流調(diào)速方式更具有優(yōu)勢。

    　【關(guān)鍵詞】刮刀離心機(jī)；數(shù)字交直流調(diào)速；比較

    　【中圖分類號】TQ051.8【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號】1003-2673(2009)07－41－02

   　 1.引言

    　在工業(yè)領(lǐng)域中，電力拖動(dòng)系統(tǒng)是基本的動(dòng)力系統(tǒng)，應(yīng)用十分廣泛。對于需要調(diào)速的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，工程上根據(jù)電動(dòng)機(jī)電 流形式，往往分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩類。直流調(diào) 速系統(tǒng)是電力拖動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。它可以在一定范圍內(nèi)平滑調(diào)速，并且具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性 能。由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的運(yùn)行性能和控制特性，長期以 來直流調(diào)速系統(tǒng)一直占據(jù)壟斷地位。近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快。交流電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、制造和維護(hù)方便、價(jià)格低廉 等優(yōu)點(diǎn)，足以與直流電動(dòng)機(jī)相抗衡。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷完善，為交流調(diào)速的發(fā)展 提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，使交流調(diào)速系統(tǒng)在某些工程應(yīng)用上完全取代直流調(diào)速系統(tǒng)成為可能。由于數(shù)字交、直流調(diào)速系統(tǒng)各具特色，所以目前在工程實(shí)際中，這兩種調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于相同的設(shè)備是很常見的。

    　離心機(jī)是糖廠的重要生產(chǎn)設(shè)備之一。近年來，國內(nèi)較大型 的制糖企業(yè)已逐漸淘汰技術(shù)落后的舊式離心機(jī)，安裝具有大容量、高功效、節(jié)省能源、智能化的數(shù)字式交流調(diào)速或數(shù)字式直流 調(diào)速刮刀離心機(jī)。2007年我廠在14000t/d技改工程中的制煉 車間第二條生產(chǎn)線安裝了三臺(tái)XG-1500AT數(shù)字式交流調(diào)速 刮刀離心機(jī)和一臺(tái)XG-1500AT-Z數(shù)字式直流調(diào)速刮刀離心 機(jī)，這兩種不同調(diào)速方式的離心機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中性能各異。本文就這兩種數(shù)字調(diào)速方式在糖廠刮刀離心機(jī)上的應(yīng)用作一些比較。

    　2 調(diào)速控制系統(tǒng)組成

    　XG-1500AT數(shù)字式交流調(diào)速刮刀離心機(jī)系統(tǒng)組成如圖1 所示。調(diào)速裝置選用西門子6SE7133-7EF61-5BA0-Z，輸入 3AC380~460V、370A、50/60Hz，輸出3AC0～460V、370A、0～ 500Hz，最大輸出503A；拖動(dòng)電機(jī)選用ABB三相異步變頻調(diào)速 電動(dòng)機(jī)，型號為QABP355L8A,其Pe=200kW，Ue=380V， Ie=399A。采用西門子10.4英寸彩色大屏幕觸摸屏與西門子 S7-200系列PLC組成監(jiān)視管理系統(tǒng)，對離心機(jī)進(jìn)行程序控制。 XG-1500AT-Z數(shù)字式直流調(diào)速刮刀離心機(jī)系統(tǒng)組成如 圖2所示。調(diào)速裝置選用西門子6RA7085-6DV62-0，電樞輸入3AC400V、498A、50/60Hz,輸出DC±420V、600A;勵(lì)磁輸 入2AC400V、25A、50/60Hz,輸出DC325V、25A;交流電流 403A；選用Z4-280-22直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其Pe=250kW, Ue=400V,Ie=685A，勵(lì)磁電壓180V，勵(lì)磁電流16A，轉(zhuǎn)速 1355rpm。與交流調(diào)速一樣，也采用西門子10.4英寸彩色大屏 幕觸摸屏與西門子S7-200系列PLC組成監(jiān)視管理系統(tǒng)，對離 心機(jī)進(jìn)行程序控制。

                  

    　3.主要技術(shù)參數(shù)

    　兩種離心機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)（見表1）。

                  

    　表1中所列參數(shù)除篩籃最高轉(zhuǎn)速和電機(jī)功率不同外，其余 都一樣。從篩籃最高轉(zhuǎn)速可以計(jì)算出這兩種離心機(jī)的另一個(gè)重 要參數(shù)—分離因數(shù)fc。

　　所謂分離因數(shù)是指離心力與重力之比，也就是離心加速度 與重力加速度之比。即：

    　fc=F/mg=mRn2/mg×100≈Rn2/900

    　上式中，R為半徑，n為轉(zhuǎn)速。分離因數(shù)fc越大，離心機(jī)的 分離能力越高，分離過程迅速，分離效果好。把表1中的參數(shù)代 入上式，分別得出這兩種離心機(jī)的分離因數(shù)fc如下：

    　XG-1500AT分離因數(shù)fc＝0.75×11402/900＝1083 XG-1500AT-Z分離因數(shù)fc＝0.75×10502/900≈918 顯然，XG-1500AT分離因數(shù)fc比XG-1500AT-Z分離因 數(shù)fc大。

    　4 生產(chǎn)能力

   　 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中的糖膏晶粒大小情況，在相同糖膏密度 下，各自在觸摸屏上設(shè)定如表2所示的離心機(jī)運(yùn)行工藝參數(shù)。

                 

    　在自動(dòng)控制模式下，離心機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的可編程序控制器 PLC開始接受現(xiàn)場命令信號及速度檢測單元和位置開關(guān)等送 來的信號，進(jìn)行邏輯判斷，然后按編制好的指令控制各工序的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)工作。根據(jù)觸摸 屏顯示的離心機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，繪制轉(zhuǎn)速曲線如圖3所示。

               

    　從轉(zhuǎn)速曲線圖可以看出，數(shù)字交流調(diào)速裝置的加/減速反 應(yīng)較快，當(dāng)離心機(jī)開始升速到最高分離速度（自180rpm加速 至1140rpm）和最高分離速度減至卸料速度(自1140rpm降速 至60rpm)時(shí)，比數(shù)字直流調(diào)速裝置快得多。從觸摸屏上顯示 出，一個(gè)循環(huán)周期XG-1500AT離心機(jī)用210s，而 XG-1500AT-Z離心機(jī)卻用了250s。

    　根據(jù)循環(huán)周期時(shí)間，分別計(jì)算出這兩種離心機(jī)的小時(shí)最大 循環(huán)次數(shù)和小時(shí)最大生產(chǎn)能力如下。

　　XG-1500AT離心機(jī)

　　最大循環(huán)次數(shù)：3600&pide;210≈17（h-）1

　　最大生產(chǎn)能力:1.5×17＝25.5（t·h-）1

　　XG-1500AT-Z離心機(jī)

　　最大循環(huán)次數(shù)：3600&pide;250≈14（h-）1

　　最大生產(chǎn)能力：1.5×14＝21（t·h-）1

　　從以上計(jì)算可知，XG-1500AT離心機(jī)生產(chǎn)能力大于 XG-1500AT-Z離心機(jī)。

    　5 單位能耗

   　 XG-1500AT刮刀離心機(jī)和XG-1500AT-Z刮刀離心機(jī) 同屬高功效、少能耗、全自動(dòng)的現(xiàn)代化制糖設(shè)備，兩者不同之處 在于電氣傳動(dòng)方式。前者采用數(shù)字交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，后者則 采用數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)。工作中，兩種調(diào)速系統(tǒng)都能在設(shè)定的 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)整，速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)象，最大限度地 滿足糖膏分蜜各階段對速度調(diào)節(jié)的要求。兩種調(diào)速控制系統(tǒng)都 采用再生發(fā)電制動(dòng)方式。升速時(shí)，調(diào)速裝置將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換 為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)離心機(jī)工作；降速時(shí)，調(diào)速裝置將離心機(jī)的機(jī)械 能轉(zhuǎn)換為電能，制動(dòng)離心機(jī)，并將電能回饋到電網(wǎng)。與老式離心 機(jī)采用能耗制動(dòng)和機(jī)械剎車制動(dòng)的方式相比，這兩種離心機(jī)減 少能耗均達(dá)50%以上。

    　由于調(diào)速系統(tǒng)不同，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率不一樣，每一工作循 環(huán)耗時(shí)有差別，所以離心機(jī)的噸糖耗電量也不相同。為了能真 實(shí)反映離心機(jī)的單位能耗，用電能計(jì)量表在交流配電柜側(cè)分別 對這兩種離心機(jī)進(jìn)行測量，實(shí)測數(shù)據(jù)如表3所示。

              

    　由表3數(shù)據(jù)可知，數(shù)字式交流調(diào)速刮刀離心機(jī) XG-1500AT的噸糖能耗比數(shù)字式直流調(diào)速刮刀離心機(jī) XG-1500AT-Z的噸糖能耗少。

    　6 維護(hù)與保養(yǎng)

   　 6.1電機(jī)部分

    　交流電動(dòng)機(jī)是數(shù)字式交流調(diào)速系統(tǒng)的電能—機(jī)械能轉(zhuǎn)換 裝置，通過對電動(dòng)機(jī)的控制來產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。交流電 動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：沒有電刷和換向器，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠， 使用壽命長，適合工況條件比較惡劣的現(xiàn)場使用。在榨季生產(chǎn) 期間，僅需保持XG-1500AT刮刀離心機(jī)的交流電機(jī)良好通 風(fēng)，定期清理進(jìn)風(fēng)口的防護(hù)網(wǎng)，防止過熱即可，維護(hù)與保養(yǎng)比較 方便和簡單。

    　數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的電能—機(jī)械能轉(zhuǎn)換裝置是直流電 動(dòng)機(jī)。由于直流電機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性和糖廠分蜜生產(chǎn)現(xiàn)場溫度高 濕度大，震動(dòng)激烈的惡劣環(huán)境，決定了其維護(hù)與保養(yǎng)工作要求 比交流電動(dòng)機(jī)嚴(yán)格復(fù)雜得多，尤其是對直流電機(jī)換向器和電刷 的維護(hù)更為重要。在榨季生產(chǎn)期間，除要保持XG-1500AT-Z 刮刀離心機(jī)的直流電機(jī)良好通風(fēng)，定期清理進(jìn)風(fēng)口的防護(hù)網(wǎng)，防止過熱外，還要重視換向器和電刷的日常精心保養(yǎng)工作。

    �。�1）保持換向器表面清潔，定期吹掃、清擦，不能使用任何液體溶劑，包括工業(yè)酒精，防止這些溶劑造成換向器表面、云母 等材料的燒蝕。

    　（2）若換向器表面出現(xiàn)輕微條紋或凹槽，要采取研磨或拋光方式處理后用干凈綢布擦拭表面，以利于形成和保護(hù)氧化膜。

    �。�3）經(jīng)常檢查電刷的磨損情況，保持電刷與換向器接觸良好，注意觀察電刷火花的級別，及時(shí)更換磨損過度的電刷。只有堅(jiān)持不懈的日常精心維護(hù)與保養(yǎng)工作，才能保持直流 電機(jī)的使用性能，減少故障率，延長使用壽命。

    　6.2電控柜部分

    　這兩種型號刮刀離心機(jī)的電控柜維護(hù)與保養(yǎng)方法相同，主要有以下幾點(diǎn)：

    �。�1）經(jīng)常清掃電控柜灰塵，保持電氣各部分的清潔。（2）電 控室要保持良好的通風(fēng)散熱狀況，防止過熱，保持室內(nèi)干燥。 （3）經(jīng)常檢查和擰緊接線端子，保持電氣良好的絕緣性能，防止 工作失靈。（4）檢查各接觸器觸頭的燒蝕情況，對燒蝕較輕的， 可用砂布給予打磨，使其接觸面平整；嚴(yán)重的，要予以更換，防止 事故發(fā)生。（5）檢查各繼電器的工作是否正常，對有異常的，要 及時(shí)更換。（6）日常操作中，經(jīng)常注意機(jī)器各執(zhí)行器件的相互正 確位置，運(yùn)行程序和參數(shù)是否正常。運(yùn)行中突然停電后再開車時(shí)，要對各運(yùn)行數(shù)據(jù)重新檢查核對，如程序和數(shù)據(jù)出錯(cuò)或偏離，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更正和調(diào)整，并經(jīng)空車試運(yùn)行后再投入使用。

　　 7 總結(jié)

    　綜上所述，數(shù)字式交流調(diào)速刮刀離心機(jī)XG-1500AT比數(shù) 字式直流調(diào)速刮刀離心機(jī)XG-1500AT-Z具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    　（1）數(shù)字式交流調(diào)速刮刀離心機(jī)XG-1500AT分離能力高，分離過程迅速，分離效果好。（2）數(shù)字式交流調(diào)速刮刀離心 機(jī)XG-1500AT工作周期短，生產(chǎn)能力大。（3）數(shù)字式交流調(diào)速刮刀離心機(jī)XG-1500AT功效高，節(jié)能效果顯著。（4）數(shù)字 式交流調(diào)速刮刀離心機(jī)XG-1500AT維護(hù)與保養(yǎng)比較方便和簡單。

    　因此，在僅需對速度控制而對啟動(dòng)性能及力矩調(diào)節(jié)要求不是很荷刻的糖廠刮刀離心機(jī)上，數(shù)字式交流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)勢是數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)所不能比擬的。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]蘇氏集團(tuán)上懸式離心機(jī)XG-1500AT使用說明書.

　　[2]陳維鈞,許斯欣等.蔗糖結(jié)晶與成糖[M].北京:中國輕工業(yè)出版社, 2001. 

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