变频器DRS2000系列在糖厂的应用

第一篇：变频器DRS2000系列在糖厂的应用

德瑞斯变频器DRS2000系列在糖厂的应用

(应用行业：其他 阅读次数：8)【字体：大 中 小】

一、概况

在我国的制糖行业中，变频器已广泛地应用在风机、水泵等变转矩负载，取得了显著的节能效果。而理平机、蔗刀机、压榨机作为糖厂重要的生产设备，一直采用传统的控制方式定速运行。其实从生产工艺和节能两方面来分析对理平机、蔗刀机、压榨机进行技术改造不但行之有效而且能大幅提高企业效益。

二、生产工艺分析

众所周知，压榨抽出率是影响糖产量的主要因素之一。若压榨抽出率提高1%，则总收回率提高0.9%左右。影响抽出率的因素很多，主要有以下几方面原因：

1． 蔗料的破碎度及形态的好坏直接影响第一台榨机抽出的效率。甘蔗破碎度好，蔗汁易于压出，效果提高。

2． 蔗渣中的纤维成分受压后离开榨机出口时又膨胀，此时被压榨的纤维随着自身的膨胀在出口处会吸去一部分蔗汁，同时受到机器本身性能的影响，甘蔗中的糖份不可能全部榨出，这就形成了蔗渣中的糖份损失。

3．蔗渣水分的影响。

4． 保证从理平机、蔗刀机输送过来的蔗层厚度均匀是提高抽出率的重要因素。如果蔗层过厚，造成压榨不彻底，使蔗渣造成浪费，而且影响机器的运行；如果蔗层过薄，压不干蔗层，蔗渣水分过高，影响抽出率。

5．榨辊的磨损随着机器的运行越来越严重，导致榨辊间的间隙扩大，压榨不彻底，使抽出率下降。

6．电网的供电质量是生产可靠的保证，理平机、蔗刀机、压榨机的电机功率大，瞬间负载大，电网的供电质量直接影响机器的可靠性和连续性。

综上所述，由于压榨机转速固定，从理平机、蔗刀机输送过来的蔗层厚度经常会达不到要求，这样会使蔗汁的平均抽出率下降。抽出率越低说明蔗汁流失越大，从而导致产量变低。如果能对压榨机进行转速调节，当蔗层厚度不够时通过降低压榨机电动机转速的来使蔗层达到正常厚度后再进行压榨，这样压榨会比较充分，平均抽出率将可以有效提高，同时由于转速的降低，从而达到节能省电的目的。德瑞斯DRS2000变频器正是解决此问题的最佳装置。

三、控制方案

本控制方案具有手动/自动功能。

全自动控制：根据对生产工艺的分析，为了提高抽出率，保证蔗层的厚度是非常重要的，即保证电机负载的均匀；从电机的输出电信号来讲，也就是说要使电机的电流波动范围保持在一个较小的范围内。可以通过增加电流变送器检测电机的实际电流，作为变频器的反馈控制信号，变频器根据反馈信号控制电机的实时转速。如果蔗层过厚，电机的电流变大，变频器将把电机的转速按一定比例提升，使蔗层尽快被压榨；如果蔗层过薄，电机的电流变小，变频器将按一定比例把电机的转速降低，以便尽可能将蔗层压榨彻底。这样使电机电流始终在小范围内波动，从而保证蔗层厚度均匀，有助于提高抽出率。

手动控制：当用户需要手动控制时，可通过自动/手动转换开关切换，速度根据用户需要进行调节。

变频节能柜示意图

四、德瑞斯变频器节能柜的特点和优势

1.高可靠性。选自欧美日的高端器件，确保在高温高湿各种恶劣情况下万无一失。

2.本地化服务,24小时到位,各种备件齐全。

3.矢量控制,确保更加节能、控制精度更高。

4.变频器对电机实行软启动和软停止，避免了大功率电机启动时由于动电流大对电网造成的瞬时压降，同时也避免了对，的冲击，延长了电机的寿命。

5.由于变频器中间直流回路有大电容作为储能元件，可以提高网侧的功率因数，提高电网质量。

6.变频器具有完善的保护功能，包括过流、过压、欠压、缺相、过载、过热等，保证了生产的可靠性和设备的稳定运行。

7.提高了蔗汁的抽出率，亦即提高了每个榨季的产糖量，使企业的经济效益大幅提高。

8.工频/变频切换功能。德瑞斯变频柜具有完善的工频/变频切换功 能，特殊情况下，万一变频器发生故障，可以切换到工频运行，不影响正常工作。

9.节省电能，降低能耗，节约生产成本。

10.德瑞斯变频柜一旦安装调试完成，上电后它就会自动运行，变频柜的操作方式与改造前相同，操作工不必重新培训。

11．本系统具有手动/自动切换功能。

四、改造后的效益分析

改造单位：山东XX糖业有限公司

1.节电：按保守33%计算：

每榨季(100天)节电：

1300KW/H×30%×24小时×100天×0.7元=65.5万

2.抽出率提高：根据测算，平均抽出率可提高0.3%以上，现在保守估计抽出率提高0.15%，按年榨15万吨蔗，糖份12.5%，煮收86%计算：每个榨季多产糖：

15万吨 x 12.5% x 0.15% x 86%=24.2吨;0按4000元/吨糖计：

24.2吨 x 4000元/吨= 9.68万元;即产量提高使企业每个榨季多创收9.68万元。

3． 投资回报期：整套系统在一个榨季即收回成本。

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第二篇：通用变频器基础及其应用

电工技术教案

电工技术教案

 特点：在变频调速过程中，使电机供电电源电压U1与频率f1的比值保持恒定。采用恒V/f控制方式的变频电路成本较低，但控制精度较差。

I(RjX)E U111114.44KfN E1121U1E14.44K1f2N1

 变频f1的同时应适当改变U1。在改变频率f1的同时保持压频比恒定也就是保持主磁通量Φ基本恒定，通常这种调速又称恒磁通调速。

1、增加f1而U1不变，主磁通Φ减小，电机欠励磁，电磁转矩T将减小，磁路利用不充分，效率低；

2、减小f1而U1不变，主磁通Φ将增大，电机过励磁，励磁电流增加且有可能畸变， 恒V/f控制存在问题。

1、在增加电源频率时，V/f控制要求电压U1也增加，可是因为电机绕组绝缘条件所限，定子电压U1不得高于额定电压U1N，所以，变频调速中当频率高于基频(即额定供电频率f1N，又称基本频率或基底频率)时，不允许恒磁通调速，也就是说不允许使用恒V/f方式。

2、当电源频率f1调至较小时，电机低速运行，感生电势E1也较小，电机定子绕组压降(R1+jX1)相对E1较大，不可以忽略，于是再保持U1/f1恒定，已不能使主磁通Φ恒定。

 保持磁通恒定在实际中的意义

从电动机电磁转矩的表达式T=KTΦI2cosφ2(KT为电机结构系数；Φ为主磁通；I2

电工技术教案

E1TR2f2Kf2Rf2(2L)2 f1212222(4)转差频率控制

TKT(E14.44K2f2N2R2R2f22)22KEf112224.44K1f1N1R2(2f2L2)R2f2(2f2L2)由上式，在进行E1/f1控制的基础上，对电动机转子回路的频率f2进行控制，达到控制电机输出转矩的目的，而f2又与转差成正比，因此又叫转差频率，这就是转差频率控制的含义及出发点。

(5)矢量控制方式

 矢量控制方式的基本思想是认为异步电动机和直流电动机具有相同的转矩产生机理，即电动机的转矩为磁场和与其相垂直的电流矢量的乘积。 异步电动机空载时，定子励磁电流很小，如果给异步电动机施加负载，则其定子励磁电流将会增加，而且负载所需转矩越大，励磁电流就越大。这是因为电机空载时励磁电流主要用于产生磁通，有载时励磁电流既要维持主磁通基本恒定，同时又要提供产生转矩所需的能量。

 将定子电流分解为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量之和。通过控制电动机定子电流的大小和相位，也就是定子电流相量，就可以分别对电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电动机转矩的目的。 矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度检测器矢量控制方式。

§12.2 通用变频器的基本结构和主要功能

 变频器分为交—交型和交—直—交型两种形式。

 交—交型变频器可以将工频交流电直接变换成频率、电压均可调节的交流电，又称直接式变频方式。

 交—直—交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再经过逆变电路把直流电变换成频率、电压均可调节的交流电，又称为间接式

电工技术教案

控制回路端子(远程控制端子)的接线方式

§12.4 VF0变频器变频控制示例

 示例1 初次使用的变频器，其功能设置均为初始出厂设置，使用操作板控制实现：正转运行，25Hz输出频率；一段时间后，再变为反转运行，输出频率为50Hz。

 示例2 变频器“选择运行指令”功能代码P08的参数设置为“1”，其他功能代码保持出厂设置，频率设定旋钮已处于“MAX”位置。由操作板控制：反转运行，25Hz输出频率；一段时间后变为正转运行，输出频率25Hz。  示例3 采用数字式设定方式设定输出频率，代码P09=1，用操作板进行运行/停止控制，旋转方向设定模式代码P08=0时，控制变频系统先按50Hz正转起动运行，一段时间之后不停机直接变为50Hz反转运行。  示例4 利用操作板在“功能设定模式”下改变功能代码的参数，将变频器最大输出频率设定为60Hz。

 示例5 将VF0变频器与可编程序控制器结合，用来模拟一个平面运动小车变频调速的基本控制过程。

第三篇：变频器在提升机上的应用

河南远航工控设备有限公司 竭诚为您服务 矿井提升机的变频调速改造

一、概况

矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。某煤矿井下采煤，采好的煤通过斜井用提升机将煤车拖到地面上来。煤车厢与火车的运货车厢类似，只不过高度和体积小一些。在井口有一绞车提升机，由电机经减速器带动卷筒旋转，钢丝绳在卷筒上缠绕数周，其两端分别挂上一列煤车车厢，在电机的驱动下将装满煤的一列车从斜井拖上来，同时把一列空车从斜井放下去，空车起着平衡负载的作用，任何时候总有一列重车上行，不会出现空行程，电机总是处于电动状态。这种拖动系统要求电机频繁的正、反转起动，减速制动，而且电机的转速一定规律变化。斜井提升机的机械结构示意如图1所示。斜井提升机的动力由绕线式电机提供，采用转子串电阻调速。提升机的基本参数是：电机功率55kW，卷筒直径1200mm，减速器减速比24︰1，最高运行速度2.5m/s，钢丝绳长度为120m。

目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头易氧化，引发设备故障。另外，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。提升机频繁的起动﹑调速和制动，在转子外电路所串电阻的上产生相当大的功耗。这种交流绕线式电机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差；低速时机械特性较软，静差率较大；电阻上消耗的转差功率大，节能较差；起动过程和调速换挡过程中电流冲击大；中高速运行震动大，安全性较差。

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二、改造方案

为克服传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用变频调速技术改造提升机，可以实现全频率（0~50Hz）范围内的恒转矩控制。对再生能量的处理，可采用价格低廉的能耗制动方案或节能更加显著的回馈制动方案。为安全性考虑，液压机械制动需要保留，并在设计过程中对液压机械制动和变频器的制动加以整合。矿井提升机变频调速方案如图2所示：

图2 矿井提升机变频调速方案

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三、方案实施

斜井提升负载是典型的摩檫性负载，即恒转矩特性负载。重车上行时，电机的电磁转矩必须克服负载阻转矩，起动时还要克服一定的静摩檫力矩，电机处于电动工作状态，且工作于第一象限。在重车减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时间较短，电机仍会处于再生状态，工作于第二象限。当另一列重车上行时，电机处于反向电动状态，工作在第三象限和第四象限。另外，有占总运行时间10%的时候单独运送工具或器材到井下时，电机纯粹处于第二或第四象限，此时电机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制动。用能耗制动方式必将消耗大量的电能；用回馈制动方式，可节省这部分电能。但是，回馈制动单元的价格较高，考虑到单独运送工具或器材到井下仅占总运行时间的10%，为此选用价格低廉的能耗制动单元加能耗电阻的制动方案。

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提升机传统的操作方式为，操作工人坐在煤矿井口操作台前，手握操纵杆控制电机正﹑反转个三挡速度。为适应操作工人这种操作方式，变频器采用多段速度设置，X1、X2设为正反转，X3、X4、X5可设挡速度。变频调速原理图如图3所示：

变频器的设置详请参见MC200T系列变频器用户手册。

四、提升机工作过程

提升机经过变频调速改造后，系统的工作过程阿盛大的变化。操纵杆控制电机无极调速。不管电机正转还是反转，都是从矿井中将煤拖到地面上来，电机工作在正转和反转电动状态，只有在满载拖车快接近井口时，需要减速并制动，提升机工作时序图如图4所示：

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图4 提升机工作时序图

图4中，提升机无论正转、反转其工作过程是相同的，都有起动、加速、中速运行、稳定运行、减速、低速运行、制动停车等七个阶段。每提升一次运行的时间，与系统的运行速度，加速度及斜井的深度有关，各段加速度的大小，根据工艺情况确定，运行的时间由操作工人根据现场的状况自定。图中各个阶段的工作情况说明如下：

（1）第一阶段0～ｔ1：串车车厢在井底工作面装满煤后，发一个联络信号给井口提升机操作工人，操作工人在回复一个信号到井底，然后开机提升。重车从井底开始上行，空车同时在井口车场位置开始下行。

（2）第二阶段 t1～t2：重车起动后，加速到变频器的频率为f2速度运行，中速运行的时间较短，只是一过渡段，加速时间内设备如果没有问题，立即再加速到正常运行速度。

（3）第三阶段 t2～t3：再加速段。

（4）第四阶段 t3～t4：重车以变频器频率为f3的最大速度稳定运行，一般，这段过程最长。（5）第五阶段 t4～t5：操作工人看到重车快到井口时立即减速，如减速时间设置较短时，变频器制动单元和制动电阻起作用，不致因减速过快跳闸。

（6）第六阶段 t5～t6：重车减速到低速以变频器频率为f1速度低速爬行，便于在规定的位置停车。

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以上为人工操作程序，也可按PLC自动操作程序工作。图中加速和减速段的时间均在变频器上设置。

五、结语

绕线式电机转子串电阻调速，电阻上消耗大量的转差功率，速度越低，消耗的转差功率越大。使用变频调速，是一种不耗能的高效的调速方式。提升机绝大部分时间都处在电动状态，节能十分显著，经测算节能30%以上、取得了很好的经济效益。另外，提升机变频调速后，系统运行的稳定性和安全性得到大大的提高，减少了运行故障和停工工时，节省了人力和物力，提高了运煤能力，间接的经济效益也很可观。

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第四篇：1336系列变频器在阳极焙烧多功能天车控制系统中应用

1336系列变频器在阳极焙烧多功能天车控制系统中应用

多功能天车

变频器

PLC

1引言

中铝青海公司炭素厂四焙烧车间多功能天车是2005年从国外购进的阳极焙烧生产专用作业设备（如图1所示），其电气系统是采用SLC-5000系列可编程序控制器（Logix5550）进行网络控制，大车、小车行走、碳块夹具提升、卸料管及吸料管提升均采用1336系列变频器调速控制，使整车实现了快速阳极运送和超低速在焙烧炉面作业（装炉、清料和加料）的需要，又实现了准确对位、安全作业和高效率作业的要求，大幅提升了多功能天车综合性能。通过多年实际应用结果，证明采用Logix5550和1336系列变频器实现的整车控制系统，很好的解决了焙烧多功能天车运行中存在的多故障、电器件使用寿命短、易老化等实际问题（由于焙烧车间碳粉尘、沥青烟浓度高，环境温度高达58℃以上，对天车电气控制器件工作稳定性及使用寿命影响很大）。6年来该车所采用的电器件均工作良好，主要电气控制器件均未出现过烧坏、工作性能变差等异常现象。特别是变频器的耐热性、PLC的抗噪性及其它电器件的稳定性，充分证明其质量的优越和性价比显著高的特点。

2控制系统原理及配置

我厂四期阳极焙烧多功能天车是采用Logix5550控制器实现整车控制，大、小车、卸料、吸料管提升采用1336 PLUS II变频器调速，1#、2#碳块夹具提升采用1336 Impact变频器调速，其主机与变频器通过网络实现控制和通讯，其整车系统配置如图2所示。2.1 大车拖动控制系统

焙烧多功能天车大车设计为双电机（22kW）拖动方式，为更好地满足天车快速进行阳极运送要求，又能满足准确定位和微动作业安全的需要，使大车的两轮同步运行的目的。大车拖动2台电机采用变频器“一拖二”控制，变频器选用1336 PLAS II变频器，其变频器控制及接线原理如图3所示。

图1 阳极焙烧多功能天车

图2 多功能天车控制系统配置

图3 大车变频器接线原理图

2.2 小车拖动控制系统

小车也设计为双电机（11kW）拖动方式，其控制功能、方式和作业要求均与大车相同，其变频器控制及接线原理如图4所示。

图4 小车变频器接线原理图

2.3 卸料管、吸料管提升控制系统

多功能天车卸料管和吸料管设计为单电机（5.2kW）拖动方式，由于其工作一般是在阳极焙烧炉上进行吸料或卸料作业，因此其料管升降要求十分缓慢，过快就会出现撞坏或挂坏焙烧炉壁等问题，造成较大破坏和损失。卸料管和吸料管提升拖动电机采用变频器“一拖一”控制，变频器为1336 PLAS II变频器，其变频器控制及接线原理如图5所示。

图5 卸料管/吸料管提升变频器接线原理图

2.4 碳块夹具提升控制系统

多功能天车碳块夹具分为1#、2#两套，其夹具提升设计为单电机（45kW）拖动，其每套夹具一次运送6块碳块（860kg/块），且作业面主要是进行阳极焙烧炉装炉或出炉作业（焙烧炉装阳极块或出块），其夹具升降必须微动作业，过快就会发生撞坏或挂坏炉壁等事故。夹具提升电机采用变频器“一拖一”控制，变频器为1336 Impact变频器，其变频器控制及接线原理如图6所示。

图6 夹具提升变频器接线原理图 变频器配置及参数设定

3.1 大车驱动变频器型号、配置及主要参数设定

（1）变频器：1336F-B060-AE-EN（1336-plus II 380，460V）；（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB110；（4）参数设定，如表1所示。

3.2 小车驱动变频器型号、配置及主要参数设定

（1）变频器：1336F-B030-AE-EN（1336-plus II 380/460V）;（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB035；（4）参数设定，如表2所示。

3.3 吸料/卸料管提升变频器型号、配置及主要参数设定（1）变频器：1336F-BRF100-AE（1336-plus II，380V/460V）;（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB009；（4）参数设定，如表3所示。

3.4 碳块夹具(1#、2#)提升变频器型号、配置及主要参数设定（1）变频器：1336E-B060（1336-Impact 380,460v）;（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB110；（4）参数设定，如表4所示。效果

此系统安装投用以来，多功能天车一直运行良好，控制系统稳定，设备故障非常低，从未发生过大的电气器件烧坏或工作不稳定等异常。6年多的实践结果，充分证明基于1336系列变频器实现的天车整车控制、大、小车拖动、卸料管提升、吸料管提升及夹具装置提升等调速系统，工作十分可靠、稳定，使天车的各项功能真正达到了微动和超低速的控制，大、小车定位更准确，卸料管、吸料管及夹具装置提升平稳，驾驶人员操作方便，天车作业效率显著提高（据统计，每班次工作量是国产同类设备的2~2.5倍以上）。其次，变频器的平稳、低电流的启动或停车功能，有效地实现了天车柔性工作性能，从而大幅降低了天车机械损坏和冲击力。尤其是其电气方面，其效益和效果最为明显和突出，主要具体如下：

（1）采用Logix5555控制器实现整车电气控制系统，使硬件结构接线简单；通过编程实现控制功能、操作台档位逻辑互锁和整车保护措施，使天车操作、作业更加可靠、准确、安全；整车控制电源采用24VDC，使天车的安全性得到充分保障。

（2）大、小车的行走采用变频调速技术，使得启、停过程平滑、定位准确，有利于焙烧阳极编组、碳块装炉、焙烧炉吸料和填充料添加等作业需要（微动操作和定位准确要求）。

（3）整车电气系统应用大量的罗克韦尔自动化电机控制变频器、PLC、显示器等其它产品，通过网络控制，使电机调速控制、保护功能和工作信息迅速得到传输，实现了操作人员在驾驶室内，就能及时、准确了解到整车工作情况（如设备工作状态、故障诊断、故障前报警等信息），同时也便于帮助维修人员了解异常信息和处理故障。

（4）1336 pulsⅡ系列变频器具有调速范围宽、静态性好、启动转矩平缓、抗干扰能力强，十分适合机械拖动类设备的调速控制；1336 Impact系列变频器具有启动转矩大、抗过载能力强，适合重载提升类设备的调速控制；长期使用效果证明，1336系列变频器具有适用电网供电不稳或瞬停的移动设备环境的特点。由于天车通常是采用移动滑触式供电装置，在较大负载或移动工作情况下，其电源不稳定，会引起许多电器件工作异常问题。

（5）高海拔条件下工作稳定。由于我厂位于2300多米的高海拔地区，许多厂家的变频器在高海拔环境下，其使用过程中，会出现变频器过热、易烧坏和工作不稳定等现象。但1336系列变频器在长期使用中，却一直工作稳定、良好。

（6）抗噪性、耐高温能力均十分显著。铝电解阳极焙烧厂房内温度高（夏季温度高达58℃以上）、粉尘多（碳粉末、沥青烟气）环境恶劣。其次焙烧车间工作连续作业性强。Logix5555控制器和1336系列变频器长期在这种条件下工作，从未出现过工作异常现象和器件易老化问题。（7）使用过程中，设备维修费用低。投入使用6年来，除了天车上常用器件因机械方面被撞坏或挂坏外，其它电气控制器件均工作良好，电器件使用寿命很长。据维修费用统计，这台多功能天车每年平均维修费用只有7.2万/台（其中机械方面消耗费用为5.7万元以上），是国产同类天车维修费用的1/19。结束语

我厂四期阳极焙烧多功能天车采用Logix5550控制器、1336系列变频器和panel view1000终端显示器等自动化产品构建的控制系统，其优良的产品和技术，使天车控制和功能更加先进；天车此2005年投运至今，一直工作稳定可靠、故障率低、维护量小；整套系统自动化水平高、操作方便、报警准确等特点，达到了安全控制水平。实践证明，高性价比的罗克韦尔电气产品是自动化控制系统及应用领域首选的产品。

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韩敏

第五篇：糖厂自动控制系统在甘蔗压榨过程中的应用

糖厂自动控制系统在甘蔗压榨过程中的应用

云南云县甘化有限公司 陈庆周

在糖厂的生产过程中，为保证生产的安全进行，特别是保证蔗糖的质量，提高出优等糖的出糖率，必须对糖厂的压榨、制炼、锅炉、电力等车间的生产过程中的主要工艺参数进行监控。由于糖厂的工艺决定了糖厂的车间较为分散，监测记录参数量多，而且大部分靠人工操作，造成工人管理及调度人员劳动强度大，数据不准确，给糖厂的生产操作、调度及管理实现自动化带来了很大不便。因此安装糖厂工艺自动控制和参数监控系统有着重要的意义。它可以实现在线连续、自动监测、存贮及处理生产过程中各生产部位的工艺参数，优化现场操作条件，减轻工人劳动强度，同时，还要求可用便携式电脑在异地通过网络监控各设备工况及工艺参数、异地进行故障诊断及系统维护。为实现全面质量管理自动化打下基础。

目前很多糖厂进行自动化方面的改造，挖掘旧装备的潜能，减少人为因素，就会在降低生产成本、减少过程损失、提高劳动生产率等方面发挥重要作用，而且自动化方面的投入相对于设备投入来说，投资少，见效快。压榨机自动控制系统就是最好的方案之一：

1、压榨机自动控制原理和优点

1#榨机的控制原理：入榨的蔗料进入高位槽，设定料位的高度在40％左右，1#榨机衡速运转，当来料不均衡时SRI的高位槽感测元件发出电信号给和利时的DCS系统，DCS将电信号数字化处理再向ABB调速装置发出指令，ABB调整三级输送带的电机转速，从而达到均匀进榨的目的(优点之一)。一旦发生1#榨机扭矩超出负荷的限点，SRI的扭矩监测装置发出信号给DCS，DCS向高位槽挡板的电控执行器系统发出指令，减小挡板的开度，控制入料量，从而对齿轮箱和榨机起到保护作用(优点之二)。

2#一5#榨机的控制原理：蔗料由齿耙机分别送入2#--5#高位槽，设定料位的高度在40％左右，与1#榨机不同的是2#--5#榨机的转速可调，当来料不均衡时SRI的高位槽感测元件发出电信号给DCS，DCS将电信号数字化处理再向ABB调速装置发出指令，ABB调整本座榨机的转速，保证固定的料位高度和通过榨机的蔗层厚度，使渗透过程均匀，其结果是负荷平稳并提高抽出率和减少蔗渣的水分含量(优点之三)。

均匀渗透和蔗汁泵送原理：DCS系统根据入榨量向ABB调速系统发出指令，调节渗透水比例、水温和混合汁液位流量等，其结果是各榨机蔗层均匀渗透并能稳定混合汁锤度和泵送量(优点之四)。

纤维进榨原理：均匀进榨有两种理念，一是像国内普遍采用的基于核子称信号自动或手动控制入蔗带速度，以保证进入第一座榨机的甘蔗重量。由于甘蔗纤维分的瞬时变化导致榨机持蔗能力的变化，在手控的情况下需要榨机经常保持“开快车”状态，在自控的情况下需要调节第一座榨机的转数，两种情况均带来榨机负荷的波动。另一种是国外普遍采用的以高位槽料位调节入蔗带速度，维持第一座榨机转数恒定。此时通过榨机的纤维量不变，入榨的甘蔗量随纤维分的变化略有波动。我们采用国外这种用纤维量恒定代替甘蔗量恒定的均匀入榨模式，在维持榨机负荷稳定的前提下，提高了榨量(优点之五)。

2.压榨控制系统结构 2．1高位槽设计

像国内大多数糖厂一样云南云县甘化有限公司的榨机列原来只有在第1座压榨机上方装有垂直高位槽，其它5座榨机仅装有敞口斜溜槽。为实现压榨间全自动控制，公司的工程技术人员自行设计加工了其它五座呈10度倾斜角的密闭式垂直高位槽，高度2．3米，厚度0．6米。在高位槽的旁板上安装两条有机玻璃视窗，顺高度方向固定了lO个检测料位高度的电子元件。此时的高位槽有几个作用：

1)、作为流动物料的缓冲容器，便于自控系统检测元件的工作，以实时料位高度作为榨机自动调速的给定信号；2)、一定高度的料位对压榨机的入蔗产生压力，提高了榨机的持蔗能力；3)、料位的缓冲作用可避免蔗层厚薄不匀或两端不匀，减少了压榨机的负荷和扭矩的波动；4)、在同等负荷甚至较低负荷下，由于蔗层均匀导致了高榨量和高抽出；5)、活动挡板在扭矩瞬时增大到限点时被立即顶入，减少入蔗，当扭矩恢复后，立即释放挡板。

2．2检测单元

2．2．1高位槽传感器

高位槽传感器通过测量槽壁10个电极的导电性进行工作，当蔗渣自上而下流过这些电极时，就开始测其导电性。该传感器测试每一个电极中的微小电流，并检测此电流是否超过表明电极已被覆盖的临界值。由于电极镶在玻璃板上与槽壁绝缘，当蔗渣中的水分引起电极与槽壁之间通电并超过临界值，说明蔗渣已覆盖在某一电极所处的高度上。将最低到最高电极的覆盖率转换成10―100％的料位高度，再用4―20毫安电流输出模拟信号。

2．2．2扭矩监控系统

扭矩监控系统是一种短程遥感系统，它采用变形仪监测转动的榨机轴扭矩，该系统可直接安装在现存系统榨机轴上。它主要由四部分组成，主控系统、电磁感应环、发射装置、一对350欧姆变形仪。主控系统由几个插入式模块组成，包括提供24伏AC电源的供电模块，给电磁感应环提供动力的驱动模块，破译来自电磁感应环的信号并产生与榨机扭矩大小成正比例电流信号的接收器模块，以及将接收器模块的输出信号转换成4―20毫安输出信号的调节器模块。电磁感应环由内外两个环组成，内环装在榨机轴上随轴转动，外环固定并由主控系统通过屏蔽电缆驱动。发射装置模块装在内环上，该单元上包括一个变形仪放大器、一个校准桥和遥感元件，从外环接受电磁感应驱动并返回遥感信号。

变形仪焊在榨机轴上，并用导线与发射器相连，两套变形仪分别装在榨机轴相对两面。扭矩监控系统功能的描述为：在主控系统中，驱动模块提供给电磁感应外环一个交流电源，在内外环之间引发一交流电压，该电压经调节用于驱动变形仪和发射装置。在发射装置内部，变形仪校准桥的输出经变形仪放大器放大，转换成变频遥感信号，该信号穿过电磁感应外环和现场电缆到达主控系统。主控系统里的接收装置将遥感信号转换成交流信号，再经信号调节模块转换成4―20毫安输出信号。

2．3 DCS系统

2．3．1 自动控制系统

自动控制系统将采用以微处理器为基础的分散控制系统，主要有下列特点：

(1)系统设置3台以PC机为基础的操作员站，所有系统运行的参数、设备状态及工艺流程图，将在操作员站的CRT上以不同的画面形式显示。所有设备的启动／停止或开／关操作，也在操作员站上利用键盘完成。只有极少量重要参数或设备控制设有后备仪表与操作开关。各台操作员站可以独立完成各项监控功能，也可起到互为备用的作用。

(2)系统内设有冗余的通讯速率为100Mbps的高速以太网。操作员站与各控制器，以及控制器之间的信息交换，全由该通讯网络以数据通讯的方式完成。控制系统还可以通过该网络与其他生产车间的控制系统以及公司生产管理部门与领导进行数据通讯，随时收集并提供所需的各项信息。

(3)系统内设有3台现场控制站(柜)。每台现场控制站内设有冗余配置的主控单元或PLC，各项输入／输出参数将通过各类智能的I／0模块与主控单元连接，实现各项监控功能。现场控制站是用来完成现场信号采集、工程单位变换、控制和联锁控制算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到操作员站等功能。

(4)系统设有工程师站，供系统组态、检查或修改之用，并完成所有的数据下装和增量下装等。

(5)系统软件平台采用WINDOWS NT。配备各种符合国际标准的组态软件。系统具有很好的开放性，可以与其他控制系统或设备方便地连接。系统在运行过程中，可以在授权范围内在线修改各项组态，不会引起系统扰动。

2．3．2 自动调节系统

实现蔗料的平衡输送和均衡压榨，需要自动调节的项目包括：(1)输蔗带速度调节

根据第l座高位槽的料位高度，自动调节三级输蔗带速度，杜绝空槽或涨槽的现象。各台输蔗带的速度将按随动的原理协调调节，保持进蔗量的均衡。

(2)压榨机转数自动调节

压榨机列的自动调节是靠保持各高位槽稳定料位来实现，第1座压榨机根据榨量要求保持某一固定转速，由三级带的调速维持高位槽的料位稳定，保证均衡进榨。2―5座压榨机是靠自身的瞬时调速来稳定各自高位槽的料位，从而保证通过各榨机的蔗层厚度均匀，达到高榨、高抽出、低负荷的目的。

(3)渗透水与入榨甘蔗量比例调节

根据核子秤检测到的甘蔗入榨量，按生产需要合理地整定渗透水与蔗比配比值，由计算机自动控制变频器调节泵转速，实现渗透水加入量自动控制，使渗透水与蔗比保持在最佳值。

(4)渗透水水箱液位及渗透水温度调节

渗透水水箱液位调节，用液位变送器连续检测渗透水箱的液位，控制冷水加入量保持渗透水箱液位基本恒定，同时，水位超限，系统自动报警；

渗透水温度调节，用温度变送器连续检测渗透水的温度，并考虑冷水加入量，自动控制热水阀，保持渗透水温度基本恒定，控制精度优于给定值的±5℃。水温超限，系统自动报警。

(6)设置完善的连锁保护系统

各级输蔗带、齿耙机、榨机列连锁关停，保证任何一台设备在任何情况下停机时，前面的齿耙机和输蔗带立即随停。

2．3．3 集中监视

压榨系统要实现集中控制，其前提必须是在集中控制室内值班人员能对系统的运转情况进行集中监视。监视的内容主要分为两类：一类是系统运行的参数，包括：各输蔗带速度及迸蔗量，各压榨机的转速及马达的电流，渗透水、混合汁和送出蔗的流量，渗透水温度，压榨机油压，马达轴承温度，压榨机面辊的升降距离等等。另一类是机械设备运转情况，如压榨机高位槽料位、各水箱和物料箱液位等。集控室除了工业电视的监视器与操作员站的CRT以外，基本上不装设常规的模拟仪表。对于核子秤这类特殊仪表则将其测量信号输入统一的监控系统，作为显示、累计、自动调节的原始信号。在集中监视系统中，可以对各项参数如电流等设置报警限值，一旦越限，自动报警。自动控制系统的记录功能有：报警记录、操作记录、定时制表、事故顺序记录(SOE)。各项测量参数可以根据要求作为历史数据保存下来，以备事故追忆查询及榨季后检修设备的依据。

压榨自动控制系统在糖厂中的成功应用，系统集计量控制管理为一体，采用核子称自动计量，采用电脑自动控制压榨机转速、料位、输蔗机、压榨机中间输送带、压榨机轴承温度、渗透水添加、物料均匀输送等的技术，将现代自动控制理论和计算机控制技术相结合，通过系统建模和模糊控制技术等先进控制算法，使甘蔗压榨过程按下达的指令均匀、恒定入榨，自动控制，机械设备平稳运行，减少尖锋负荷对设备的冲击，减少了能源消耗，减少设备损耗，甘蔗糖分抽出率稳定提高，为工厂创造更大的经济效益，真正体现了信息化对工业生产融合带来的好处。

2015年5月10日