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一、引言

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

    離心機(jī)是維生素C生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用最多的料液分離設(shè)備，它能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)晶體與溶解母液的分離。經(jīng)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(fā)展，尤其是降速時間太長，工作效率較低，成為工藝改進(jìn)的主要制約因素。如果采取增加機(jī)器設(shè)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(tǒng)的辦法，采用反饋制動單元配合變頻調(diào)速控制，以解決上述問題。現(xiàn)以舊線提煉二工段一號離心機(jī)技術(shù)改造為例，介紹有關(guān)情況。

二、離心機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)介紹

    1、設(shè)備機(jī)械參數(shù)：電動機(jī)型號      YB180L-4B5  22KW

    電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速  1470rpm

    轉(zhuǎn)鼓直徑        1500mm

    有效容積        600L  

    轉(zhuǎn)鼓最高轉(zhuǎn)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(tǒng)原理

    離心機(jī)是一種大慣量恒轉(zhuǎn)矩設(shè)備，正是這種機(jī)械特性使得制動單元成為離心機(jī)運(yùn)行控制主要部件之一，對于離心機(jī)的工藝控制和機(jī)械效率的提高都有非常重要的意義。離心機(jī)降速時，如果采用自由停車，離心機(jī)的實際停車時間將超過2小時，這對于離心機(jī)使用及工藝控制都有很大的制約，采用機(jī)械制動方式，對于較大容量的離心機(jī)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(diào)速制動方式。在利用變頻調(diào)速制動時，變頻器的設(shè)定制動時間較短，由于離心機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量很大，離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓帶動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器的輸出同步轉(zhuǎn)速高，電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)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(nèi)，變頻器將出現(xiàn)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(jī)產(chǎn)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(jìn)行。

    受到技術(shù)及成本上的限制，以前的離心機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家都采用上述能耗制動方式，電動機(jī)產(chǎn)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(huán)境限制，從功率上不能做的太大，否則大量的發(fā)熱將會導(dǎo)致制動單元及變頻器過熱保護(hù)，影響的生產(chǎn)的順利進(jìn)行。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，能量反饋式制動單元逐漸得到開發(fā)和利用，進(jìn)口反饋制動單元由于價格高，回收期長，維護(hù)費(fèi)用大，維護(hù)水平要求較高，因此在使用上受到限制。近期國產(chǎn)反饋制動單元的出現(xiàn)，使得反饋制動單元的應(yīng)用變得較為現(xiàn)實。

    由眾多國內(nèi)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(chǎn)的IPC-PF-1s型能量反饋制動單元，其特點(diǎn)如下：

    1、IPC-PF-1s高效，低噪，綠色環(huán)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(shè)定任何參數(shù)。

    4、較高的性價比。

    5、接線簡便易行，制動效果較好。

    其技術(shù)指標(biāo)和特點(diǎn)如表1所示。

    其電氣接線原理圖見圖1

    3、參數(shù)設(shè)置

    由于反饋制動單元的接入，使得工藝控制參數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因此對變頻器的參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定。具體主要變頻器參數(shù)設(shè)置見表2。為了保證轉(zhuǎn)速提升的平穩(wěn)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(zhuǎn)速的提升，即電動機(jī)剛啟動時以較小的加速度運(yùn)行，有利于混合料液在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中更好的均勻分布，然后再以與加速時間相應(yīng)的加速度提高轉(zhuǎn)速，接近設(shè)定速度時，再以較小的加速度運(yùn)行至設(shè)定值；減速過程與加速過程相似。這種運(yùn)行控制方式不但能夠有效地減小電動機(jī)啟動和停止時的沖擊電流，有效地提高離心機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，還能夠使反饋制動單元反饋到電網(wǎng)的電流變得較為平緩，減少對電網(wǎng)的沖擊。

    4、工藝過程

    SD-1500吊帶離心機(jī)是遼陽藥機(jī)生產(chǎn)的主要離心機(jī)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(jìn)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(shù)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(jīng)能夠滿足所需要的工藝改進(jìn)要求。因此改造設(shè)備是較為成功的。

    5、節(jié)能分析      

    由于采用了反饋制動單元，將離心機(jī)帶料的轉(zhuǎn)鼓運(yùn)轉(zhuǎn)勢能在降速時轉(zhuǎn)化為電能直接反饋回電網(wǎng)，因此將節(jié)約大量的電能，減少相應(yīng)的電費(fèi)支出。經(jīng)過測算，每車料經(jīng)過兩次降速過程，能夠反饋到電網(wǎng)一度電，每班每臺離心機(jī)要處理九車料左右，每臺離心機(jī)每年運(yùn)行時間為330天，則每臺離心機(jī)每年節(jié)約電量為：

    節(jié)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(jié)約電費(fèi)將可達(dá)到

    節(jié)約電費(fèi)=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(jié)約了配電室的空調(diào)使用，改善了電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，在另一方面獲得了節(jié)能效果。因此，此項投資對公司是非常有益的。

    三、結(jié)束語   

    這次離心機(jī)制動改造是石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司進(jìn)行的一次非常有意義的嘗試，使得設(shè)備的使用效率大為提高，并在節(jié)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(qiáng)了我們繼續(xù)進(jìn)行改造的信心，也將為石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益

參考文獻(xiàn)：

    1．周紹英編，《交流調(diào)速系統(tǒng)》 機(jī)械工業(yè)出版社，1998年

　　2．李正熙編，《電力拖動自動控制系統(tǒng)》 冶金出版社，2000年

　　3. FRN5000G11S-4CX富士變頻器說明手冊    富士電機(jī)

　　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(jī)說明書                 石藥集團(tuán)維生藥業(yè)（石家莊）有限公司