摘要： 介紹了西門子MicroMaster430 變頻器在水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾喂料系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用沖板流量計、流量積算儀與MM430 變頻器的內(nèi)置PID、BiCo 實現(xiàn)了在來料不穩(wěn)定的情況下仍能給回轉(zhuǎn)窯提供穩(wěn)定的入窯料流量。 關(guān)鍵詞：MM430 變頻器； 水泥旋窯窯尾喂料系統(tǒng)； 沖板流量計； [align=center][b]Frequency Converter MM430 Application in Kiln Preheater LU Kai－ming, WANG Fu－sheng[/b][/align] （ 1, Fangdoushan Cement Co．, Ltd．, Chongqing, 409103,2． Chongqing Shizhu Safe Production Management Bureau,Chongqing, 409100 ） Abstract: The application of frequency converter MicroMaster430 on kiln feed system is introduced in this paper． Stable feed flow is realized by using impact flow meter, flow integrating instrument and integral PID、BiCo of frequency converter MM430． Key words: MM430 frequency converter; Kiln feed system;Impact flow meter; PID; BiCo 1 引言 方斗山水泥有限公司Φ3m×50m四級旋風(fēng)預(yù)熱帶窯外分解窯2003年4月改造以來， 窯尾使用電磁調(diào)速電動機和沖板流量計手動調(diào)節(jié)入窯料流量，工藝流程如圖1 所示。 來自生粉倉和電收塵的混合物料經(jīng)斗式提升機提升到穩(wěn)流倉（29T），調(diào)節(jié)雙管螺旋喂料機（LE250×2000mm 4.1～41m2 ／h） 的轉(zhuǎn)速就可調(diào)節(jié)穩(wěn)流倉的下料量，物料經(jīng)雙管螺旋喂料機后進入沖板流量計對物料計量，然后經(jīng)氣力提升泵提升至窯外分解爐2級筒。操作人員根據(jù)沖板流量計—流量積算儀顯示的料流量手動調(diào)節(jié)電磁調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速，以給定入窯料流量，當(dāng)料流量發(fā)生波動時，操作人員必須手動調(diào)節(jié)電磁調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定入窯料流量。使用過程中發(fā)現(xiàn)在窯尾風(fēng)壓變化、物料濕度變化、電收塵器振打過后或生粉倉來料不均的情況下，通過雙管螺旋喂料機的料流量均會頻繁波動，且幅度很大，經(jīng)常冒料失控，操作人員需頻繁調(diào)節(jié)電磁調(diào)速電動機轉(zhuǎn)速，且難以穩(wěn)定入窯料流量，這給后級煅燒帶來很大的不便，質(zhì)量難以控制，且電磁調(diào)速電動機在惡劣環(huán)境下故障頻繁，決定對其改造。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 利用閑置的一臺西門子MicroMaster430 37kW 變頻器來調(diào)節(jié)雙管螺旋喂料機驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速，用一臺Y 系列15kW 4 極三相異步電動機更換掉以前的電磁調(diào)速電動機。MM430 為通用變頻器，內(nèi)置PID功能簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)CC（磁通電流限制）改善了動態(tài)響應(yīng)和電動機的控制特性，BiCo （二進制互聯(lián)連接） 技術(shù)為應(yīng)用設(shè)計帶來了極大的靈活性。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。 當(dāng)在手動方式下運行時，給定信號為轉(zhuǎn)速信號， 開環(huán)控制電動機轉(zhuǎn)速； 當(dāng)在自動方式下運行時， 給定信號為料流量信號，MM430 變頻器、螺旋喂料機、沖板流量計、流量積算儀組成PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)。沖板流量計輸出的正比于料流量的頻率信號，經(jīng)流量積算儀標定（兼有顯示料流量，累積料流量的功能）輸出正比于料流量的1～5V 電壓信號， 經(jīng)隔離后反饋到MM430 變頻器完成閉環(huán)控制。這是一個典型的PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)，在此主要講述變頻器功能的實現(xiàn)。 3 變頻器控制 如圖3 所示，由電位器W1 提供給定電壓信號進入模入通道AN1，電壓表V1 指示給定電壓， 電壓表表盤標定為料流量0～80t ／ h 和轉(zhuǎn)速（輸出頻率）0～50Hz 兩條刻度， 以方便操作。SA1 待機／運行旋鈕使用數(shù)字輸入通道DI1 用于變頻器的啟動停機，當(dāng)斷開時變頻器處于待機狀態(tài)停止輸出， 冷卻風(fēng)扇停機以延長使用壽命， 指示燈HG1 和HG2 同時點亮以指示變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)。SA2 自動／手動旋鈕使用數(shù)字輸入通道DI3用于系統(tǒng)運行方式的選擇，由于大部分時間在自動方式工作，所以設(shè)置斷開為自動方式。FR 為電動機熱繼電器常閉觸點，使用數(shù)字輸入通道DI4，MM430 變頻器內(nèi)部有較為完善的基于電動機數(shù)學(xué)模型的電子式熱過載繼電器，但它需要在現(xiàn)場檢測正確的電動機參數(shù)， 有時感覺多有不便，所以使用外部熱繼電器為后備保護。反饋信號使用模入通道AN2，使用信號隔離器防止變頻器干擾進入流量積算儀。模出通道AO1 設(shè)置為變頻器輸出頻率指示， 模出通道AO2 設(shè)置為變頻器輸出電流指示。數(shù)字輸出DO1 用于HR1 變頻器故障或報警指示； 數(shù)字輸出DO2 用于當(dāng)變頻器輸出頻率低于5Hz 超過5s 指示， 系統(tǒng)正常運行時輸出頻率一般在8Hz～45Hz， 當(dāng)指示燈HG1 點亮?xí)r表明料流量波動較大可能冒料，電動機轉(zhuǎn)速過低不宜長時間運行； 數(shù)字輸出DO3用于變頻器輸出頻率達到50Hz指示， 當(dāng)指示燈HG2 點亮?xí)r表明可能缺料。指示燈使用24V 供電以增強系統(tǒng)的可靠性。 如圖4 所示， 當(dāng)自動／手動旋鈕置于自動方式時，r0722．2 為邏輯0，通過NOT2 反相為邏輯1 把單刀雙擲邏輯開關(guān)接通PID 通道，變頻器在PID 閉環(huán)控制下運行，模入通道AN1此時為料流量給定。當(dāng)自動／手動旋鈕置于手動方式時，單刀雙擲邏輯開關(guān)接通主設(shè)定通道，變頻器在開環(huán)控制下運行， 模入通道AN1 此時為轉(zhuǎn)速給定。 MM430 變頻器故障與報警信號為兩個不同的位， 分別為r0052．3 與r0052．7，兩個位通過內(nèi)部邏輯或OR1驅(qū)動數(shù)字輸出DO1。驅(qū)動裝置準備位r0052．0 與變頻器的實際頻率f-act＜＝p2155 （f －1）（p2155f －1 設(shè)為5Hz）位r0053．5 通過內(nèi)部邏輯或OR2 驅(qū)動數(shù)字輸出DO2。驅(qū)動裝置準備位r0052．0 與已達最大頻率位r0052．A通過內(nèi)部邏輯或OR3 驅(qū)動數(shù)字輸出DO3。數(shù)字輸出的3 個邏輯較簡單，在此未給出邏輯圖。其他的一些參數(shù)設(shè)置如ADC 標定、DAC 標定、電動機參數(shù)自動監(jiān)測、保護參數(shù)的設(shè)置在其他變頻器中也較常用， 在此不再贅述。 4 調(diào)試中遇到的問題 （1）干擾。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)變頻器有輸出時， 流量積算儀受到嚴重干擾，頻繁死機重啟。由于在生產(chǎn)線建設(shè)時窯尾到窯頭中控室的儀表通訊回路、沖板流量計—流量積算儀回路和強電回路在一個走線架上敷設(shè)，變頻器安裝在窯頭中控室到窯尾電動機的電纜也在此走線架上敷設(shè)，且長達80m，沖板流量計—流量積算儀之間為脈沖信號，頻率正好和變頻器的載頻接近，干擾由此產(chǎn)生。按變頻器手冊的要求，電動機機殼與變頻器可靠聯(lián)接且接地， 采用四芯電纜接線，干擾信號通過地線回到變頻器，有效地解決了對流量積算儀的干擾。其他回路都為4～20mA 電流環(huán)或強電開關(guān)量抗干擾能力較強，未產(chǎn)生干擾。 （2）兩個模出通道設(shè)置為電壓輸出，按變頻器手冊說明，需在端子上并聯(lián)一個500Ω 電阻進行電流／電壓轉(zhuǎn)換，但在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，由于輸出電壓表V1V2 的內(nèi)阻關(guān)系模出通道滿偏并不能在500Ω 電阻上取得10V電壓， 所以電阻增加到520Ω 結(jié)合變頻器內(nèi)部對兩個模出通道標定使輸出電壓達到10V。 （3）變頻器上電時跳F0080 ADC輸入信號丟失故障代碼，按復(fù)位鍵后正常。查輸入信號正常且一直存在（因流量積算儀和隔離器為不間斷供電）， 變頻器P0762 信號丟失的延遲時間缺省值為10mS，調(diào)為1000mS 解決上電跳F0080 故障代碼。 （4）PID 參數(shù)的選擇。經(jīng)過調(diào)試選擇P＝0．4,I＝9S,D＝3S 在冒料后可以得到快速的響應(yīng)，同時不至于產(chǎn)生振蕩。當(dāng)冒料發(fā)生時，變頻器可以快速地降低到0，防止料流量過大，但物料仍會通過雙管螺旋喂料機達數(shù)T，雙管螺旋喂料機無法有效鎖料的問題仍給后級設(shè)備帶來壓力，所以準備在雙管螺旋喂料機與穩(wěn)流倉之間加一級葉輪給料機，形成雙閉環(huán)，以達到入窯物料恒流量控制。 （5）變頻器計算的電動機溫度不準確。變頻器使用電動機參數(shù)自動計算功能，p0335 電動機的冷卻使用缺省值0（自冷：采用安裝在電動機軸上的風(fēng)機進行冷卻）， 運行中自動計算的電動機溫度遠高于實際電動機溫度，頻繁跳閘。p0335 電動機的冷卻改為值2（自冷和內(nèi)置冷卻風(fēng)機），自動計算的電動機溫度與實際電動機溫度相符。 5 結(jié)束語 MM430 的內(nèi)置PID 和Bico 能夠?qū)崿F(xiàn)簡單反饋和邏輯控制，避免在簡單任務(wù)中使用PLC 或復(fù)雜的繼電控制，從而給設(shè)計人員帶來極大的靈活性，降低了系統(tǒng)的成本。本文所述的系統(tǒng)在變頻器單機的情況下實現(xiàn)了友好的操作界面和控制功能，有效地降低了操作人員的勞動強度，減少了冒料的次數(shù)，非冒料的情況下能夠穩(wěn)定在目標值±2T 的范圍內(nèi)，即使冒料后也能夠快速作出反應(yīng)，不超過目標值±10T 10S，避免入窯料流量過度失控，有效地降低了入窯物料的波動范圍。 參考文獻： [1]SIEMENS MICROMASTER 430 通用型變頻器使用大全電子版，2003，12 編輯：黃令軍