供稿：北京利德華福電氣技術(shù)有限公司 劉軍祥

   摘 要：本文通過(guò)對球團廠(chǎng)高壓輥磨機的運行工藝和機械特性進(jìn)行分析，結合高壓變頻技術(shù)的應用特點(diǎn)，介紹了高壓變頻器在球團廠(chǎng)高壓輥磨機中應用的技術(shù)解決方案和實(shí)際運行效果。

   關(guān)鍵詞：高壓輥磨機 高壓變頻 應用

   一、應用現狀

   湖北某球團廠(chǎng)年產(chǎn)500萬(wàn)噸球團線(xiàn)，高壓輥磨機是球團生產(chǎn)系統中礦料制球前的一道擠壓工序。該工序的主要目的是通過(guò)礦料擠壓增加表面積，從而達到提高礦料制球的效率，保證制球產(chǎn)量達到最大化，提高球團成型率。輥磨機的主要技術(shù)參數如下表所示。
  
             

   該高壓輥磨機主要由：定輥、動(dòng)輥、液壓機構、料倉、喂料機、料柱、卸料皮帶等機械設備及電控系統構成。為保持正常生產(chǎn)和良好的成品產(chǎn)出率，系統通過(guò)控制喂料速度保持料倉料位在30～80％的高度范圍內。通過(guò)液壓機構調節定輥與動(dòng)輥間的工作壓力，保持料柱高度和良好的成品擠出率。在實(shí)際運行中，由于輥磨機運行速度高、出料速度快，喂料斗根本無(wú)法建立合理的堆料高度，不能為輥壓機的擠出提供有效的堆壓，礦料直接通過(guò)輥磨。輥壓機的擠出壓力不能達到設計預期，存在制球率較低、返料率高，制約球團線(xiàn)產(chǎn)量。

   為了改善輥壓機的運行工況，提高輥壓機制球率和成球效果，通過(guò)采用變頻調速技術(shù)改變輥壓機的擠出速度，合理控制出料速度，在輥壓機頂部的堆料倉內建立料高，保證輥壓機頂部形成有效堆壓，改善礦料擠出效果、提高礦料制球率。
  
                   

   二、生產(chǎn)工藝分析

   高壓輥磨機兩臺輥柱分別由一臺電動(dòng)機驅動(dòng)，并配備一套完整的機械驅動(dòng)和電控系統，其原理示意如下圖所示。輥磨機電動(dòng)機輸出軸通過(guò)液力耦合器與輥軸的減速齒輪箱連接，減少由于震動(dòng)和瞬間負載對電動(dòng)機產(chǎn)生的負荷沖擊。
  
                        

   當輥磨機啟動(dòng)時(shí)，液壓系統處于釋放狀態(tài)；定輥與動(dòng)輥同時(shí)空載啟動(dòng)。在啟動(dòng)至正常狀態(tài)后，系統開(kāi)始喂料，液壓系統對動(dòng)輥加載，逐步提高輥磨擠壓壓力至45～47kPa保持良好的礦料產(chǎn)出成品率。輥磨壓力檢測系統根據DCS遠傳來(lái)的壓力設定值自動(dòng)調節磨輥間隙，保持輥壓穩定。當運行中礦料中的異物通過(guò)輥磨間隙產(chǎn)生沖擊負荷時(shí)，液壓系統會(huì )通過(guò)自動(dòng)壓力平衡系統，調整或平衡輥間壓力。但是在液壓系統調節瞬間，輥磨扭矩會(huì )通過(guò)液力耦合器將扭矩沖擊傳遞至電動(dòng)機輸出軸側，引起電動(dòng)機電流瞬時(shí)波動(dòng)。當出現卡塞或沖擊負荷超過(guò)200％Tn時(shí)，液壓系統會(huì )采取緊急卸壓措施，減低沖擊負荷對設備的破壞作用。同時(shí)，機械傳遞系統，通過(guò)液力耦合器的軟連接提供最大不超過(guò)250％Tn的保護性能。

   三、系統方案

   針對上述分析，高壓輥磨機定輥和動(dòng)輥電氣拖動(dòng)系統，需分別配備一臺高壓變頻器和一套工頻/變頻自動(dòng)切換系統，用于該系統變頻拖動(dòng)，以及變頻故障條件下的原有系統恢復。系統電氣原理圖如下，其中QF表示高壓開(kāi)關(guān)柜、QS表示高壓隔離開(kāi)關(guān)、KM表示真空接觸器、TF表示高壓變頻器、M表示電動(dòng)機，虛框內為新增設備。
  
                          

   當變頻運行時(shí)，首先操作QF分斷，操作合QS1、QS2隔離開(kāi)關(guān)；由DCS發(fā)出變頻選擇指令，變頻器系統自動(dòng)操作合KM1、KM2。變頻輸出“高壓合閘允許信號”至DCS。DCS在液壓系統處于釋放狀態(tài)下，發(fā)出QF合閘、變頻器上電等指令。變頻上電具備啟動(dòng)條件后，發(fā)“變頻待機”信號給DCS。由變頻器進(jìn)行互為運行方式確認，只有當兩臺輥磨電機均處于變頻或工頻運行方式時(shí)，系統才允許發(fā)出輥磨啟動(dòng)指令。DCS發(fā)出變頻啟動(dòng)指令，輥磨變頻運行。

   運行過(guò)程中，其中一臺輥磨變頻運行回路故障跳閘時(shí)，變頻器發(fā)出聯(lián)鎖跳變頻器上口高壓開(kāi)關(guān)QF信號。同時(shí)，變頻器自動(dòng)聯(lián)跳上下口真空接觸器KM1、KM2。系統通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)QF聯(lián)動(dòng)實(shí)現輥磨機原有保護動(dòng)作，進(jìn)行卸壓和聯(lián)停另一側輥磨變頻器。當兩臺輥磨中任意一臺變頻回路出現問(wèn)題，系統都必須將定輥和動(dòng)輥電動(dòng)機同時(shí)轉為工頻驅動(dòng)方式運行。

   工頻/變頻自動(dòng)切換旁路柜提供手/自動(dòng)切換和就地啟?？刂乒δ?。自動(dòng)控制時(shí)，變頻器根據遠程DCS來(lái)的運行方式選擇信號，自動(dòng)完成工頻/變頻自動(dòng)切換、旁路柜KM1、KM2、KM3操作和邏輯閉鎖、故障判斷等功能處理。
高壓輥磨機適配的高壓變頻器主要技術(shù)指標列表如下。
  
                 

   四、控制系統方案

    高壓輥磨機液壓系統加載前，定輥與動(dòng)輥同時(shí)啟動(dòng)；兩臺輥軸之間無(wú)機械力矩耦合。兩臺變頻器根據預設加速曲線(xiàn)加速至轉速初始值70%n0。變頻器根據設定轉速值自動(dòng)調節輥軸轉速穩定；動(dòng)輥轉速與定輥轉速同步運行。變頻器發(fā)出“允許加載”指令，DCS側操作液壓系統進(jìn)行動(dòng)輥加載。當動(dòng)輥變頻器檢測到轉矩輸出達到輸出要求且穩定后，變頻器自動(dòng)由轉速閉環(huán)控制方式切換為轉矩控制閉環(huán)。該控制過(guò)程由變頻器內置的專(zhuān)屬“恒轉矩同步驅動(dòng)負載協(xié)調控制”策略自動(dòng)實(shí)現，自動(dòng)平衡定、動(dòng)輥的輸出轉矩與轉速。保證輥磨機的具有良好的穩態(tài)控制精度和動(dòng)態(tài)響應特性。

   經(jīng)變頻改造后，變頻控制系統為輥磨機的工況調節提供了一種全新的調節手段。輥磨機不僅可通過(guò)調節喂料速度適應球團生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)量需求，而且可以通過(guò)改變輥磨機的運行速度調節設備的出料速度，維持穩定的輥?lái)敹褖?，保證輥磨機出料質(zhì)量、提高后續生產(chǎn)的成球率，降低返料量。

   五、應用效果

   高壓輥磨機經(jīng)變頻改造后，實(shí)際運行數據統計如下表所示。從數據中可以看出：高壓變頻運行時(shí)，輥磨機的工藝參數得到改善，下料量得到控制，在輥磨機頂部建立了有效的堆壓。產(chǎn)品質(zhì)量得到改善后返料量明顯下降，輥磨機的電耗也得到明顯下降，直接產(chǎn)生約20%的節電效果，經(jīng)濟效益明顯。
  
                   

   作者簡(jiǎn)介：劉軍祥，1996年畢業(yè)于天津大學(xué)。長(cháng)期從事高壓變頻在電力、鋼鐵、冶金、礦山、水泥、石化等領(lǐng)域的高壓變頻工程應用技術(shù)研究，以及新應用領(lǐng)域和成套產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)管理工作?，F任北京利德華福電氣技術(shù)有限公司總工程師助理兼技術(shù)成套部經(jīng)理。