雙電機驅(qū)動螺旋卸料離心機速差調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化

                  雙電機驅(qū)動螺旋卸料離心機速差調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化

                  王興興1，楊建國1，程曉峰1,王丹1，郭慶江2

    （1.中國礦業(yè)大學(xué)，煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點實驗室，國家環(huán)境保護清潔煤炭與礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程技術(shù)中心，江蘇徐州221008；2.陜西彬長礦業(yè)集團，陜西咸陽712000）

    摘要：雙電機雙變頻驅(qū)動是一種近年來發(fā)展起來的螺旋卸料離心機驅(qū)動方式，在分析該種驅(qū)動臥螺離心機結(jié)構(gòu)和工作原理以及速差對產(chǎn)品水分和處理量影響的基礎(chǔ)上提出了一種速差精確調(diào)節(jié)的方法，即串級控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)速差，通過比較闡述了串級控制的優(yōu)越性，該方法使得離心機速差控制精度大大提高，為高干度離心機的發(fā)展提供了前提保障。

    關(guān)鍵詞：臥螺離心機；速差；雙電機驅(qū)動；串級控制

    中圖分類號：TD455文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1003－0794（2010）07－0151－03

    0·引言

    近年來，臥式螺旋刮刀卸料過濾離心機在我國煤炭、化工、環(huán)保等行業(yè)中已經(jīng)得到了一定程度的應(yīng)用。相比較其他脫水設(shè)備，臥式螺旋刮刀卸料過濾離心機具有體積小,結(jié)構(gòu)簡單，處理量大，脫水效率高，可靠性好，易損件少，不易堵料等優(yōu)點，因而在選煤廠的煤泥脫水方面有著廣泛的應(yīng)用前景。本文介紹的是C350型螺旋卸料過濾離心機主要用于浮選精煤脫水降灰，該設(shè)備采用雙電機雙變頻驅(qū)動。

     1·雙電機驅(qū)動螺旋刮刀卸料過濾離心機的工作原理及結(jié)構(gòu)

                

    C350型螺旋卸料過濾離心機采用雙電機驅(qū)動，即篩籃和螺旋刮刀分別由2臺獨立的電機驅(qū)動，2臺電機的轉(zhuǎn)速由主副2臺變頻器調(diào)節(jié)。離心機工作時，物料由進料管5連續(xù)給入，經(jīng)布料盤將物料均勻分布到篩籃內(nèi)壁濾網(wǎng)上。懸浮液中的大部分固相被截留形成濾餅，液相和少部分極細顆粒透過多孔濾餅和濾網(wǎng)組成的過濾層成為濾液，從離心液排出口7排出，由于篩籃3與斷開式輸料螺旋刮刀4存在轉(zhuǎn)速差，即螺旋刮刀相對于篩籃轉(zhuǎn)動，螺旋面與物料之間產(chǎn)生接觸力，當(dāng)濾餅達到一定厚度時，在接觸力和離心力共同作用下，螺旋面推動濾渣沿著軸向運動，連續(xù)不斷地向篩籃大端移動并排出，經(jīng)固相出口6排出機外。

    2·速差對產(chǎn)品的影響

    螺旋刮刀和篩籃之間的相對轉(zhuǎn)速，簡稱速差。速差可以調(diào)節(jié)濾渣的水分和離心機的處理量，但對最終產(chǎn)品的水分影響較大。

    2.1速差對產(chǎn)品水分的影響濾渣停留時間
 

              

    由式（2）知：改變速差即改變?yōu)V渣在脫水區(qū)的停留時間，停留時間越長，產(chǎn)品水分越低，而處理量減小了；停留時間越短，產(chǎn)品水分也相應(yīng)增大。

    2.2速差對處理量的影響
 

              

    由式（3）知：改變速差的大小即可實現(xiàn)對離心機處理量的控制，速差增大，處理量也相應(yīng)增大；速差減小，處理量也變小。相比之前的齒輪耦合傳動，雙電機驅(qū)動具有很好的靈活性。由上面公式知，速差的調(diào)節(jié)是雙電機驅(qū)動控制的核心，在實際生產(chǎn)中，當(dāng)來料過多時，可以相應(yīng)增大速差，提高處理量，以避免堵料，即通過犧牲水分來避免堵料問題；當(dāng)來料過少時，可以相應(yīng)減少速差，降低處理量，同時也得到了低水分產(chǎn)品。總的來說，速差的調(diào)節(jié)可以解決由于入料不穩(wěn)定所帶來的一些問題。

    3·速差控制系統(tǒng)

    3.1雙電機驅(qū)動速差簡單控制系統(tǒng)

    工業(yè)應(yīng)用中，大部分雙電機直接驅(qū)動螺旋卸料離心機都采用如圖3所示的雙電機雙變頻驅(qū)動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由2個相互獨立的簡單系統(tǒng)組成，用2臺變頻器，1臺控制篩籃轉(zhuǎn)速，另一臺控制螺旋刮刀轉(zhuǎn)速。變頻器給定一個頻率值來控制電機的轉(zhuǎn)速，即控制篩籃的轉(zhuǎn)速，篩籃的轉(zhuǎn)速通過傳感器，經(jīng)主控制器反饋給變頻器，從而實現(xiàn)變頻器對篩籃轉(zhuǎn)速的控制。但這樣的控制系統(tǒng)存在很多弊端：（1）調(diào)節(jié)變化范圍大，不能進行微調(diào)，即當(dāng)速差很小時就不可調(diào)；（2）雙變頻驅(qū)動離心機為雙轉(zhuǎn)子耦合結(jié)構(gòu)，故篩籃轉(zhuǎn)速必然引起螺旋刮刀轉(zhuǎn)速的改變，即篩籃和螺旋刮刀之間存在摩擦作用，因此轉(zhuǎn)動時篩籃和螺旋刮刀之間相互干擾，導(dǎo)致速差不穩(wěn)定，即濾渣停留時間和處理量不穩(wěn)定，產(chǎn)品水分也受影響。2個相互獨立系統(tǒng)不能適應(yīng)速差的精確調(diào)節(jié)，尤其在低速差時產(chǎn)生的誤差較大，不能適應(yīng)高干度離心脫水的要求。

              

    3.2雙電機驅(qū)動速差串級控制系統(tǒng)

    本文所介紹的一種雙變頻串級控制系統(tǒng)如圖4所示，串級控制系統(tǒng)是在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。當(dāng)對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，采用簡單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量較差，滿足不了工藝上的要求，這時就可以采用串級控制系統(tǒng)來減小因摩擦作用產(chǎn)生的相互干擾。本系統(tǒng)具有主副2個控制器，主副2個回路分別控制篩籃和螺旋刮刀的轉(zhuǎn)速。篩籃轉(zhuǎn)速控制與簡單速差控制系統(tǒng)中的篩籃轉(zhuǎn)速控制相同，篩籃實際轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速傳感器測量后作為控制回路的反饋，篩籃轉(zhuǎn)速給定值作為系統(tǒng)給定，經(jīng)主控制器運算后對主變頻器進行調(diào)節(jié)進而控制篩籃轉(zhuǎn)速。刮刀轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路為副回路，但與簡單速差控制系統(tǒng)中的刮刀轉(zhuǎn)速控制不同，其給定值為速差給定值和主回路中執(zhí)行器（主變頻器）的實際給定值之和，副回路的反饋則由轉(zhuǎn)速傳感器測量刮刀實際轉(zhuǎn)速而得。主控制器和副控制器是串聯(lián)工作的，主回路是個定值控制系統(tǒng)，而副回路是個隨動控制系統(tǒng)。即當(dāng)輸入速差給定值后，篩籃轉(zhuǎn)速變化時，螺旋刮刀的轉(zhuǎn)速也會相應(yīng)改變，保持差值不變，而且可以進行微調(diào)。與簡單控制系統(tǒng)相比，串級控制不僅不需要增加設(shè)備成本，而且擁有較好的操作性和可調(diào)性，這種系統(tǒng)的安全性也較高，特別在啟動和停機時只需要調(diào)節(jié)一臺變頻器就可以實現(xiàn)控制，避免了一些由于操作延時所引起的故障。

              

    4·結(jié)語

    速差的大小決定了離心機脫水的程度和處理量的大小，串級控制系統(tǒng)符合離心機速差控制的要求，有效地解決了離心機工作過程中速差不穩(wěn)定及速差不可微調(diào)的問題。實驗表明：實現(xiàn)串級控制后速差基本穩(wěn)定，而且可以進行微調(diào)，速差可以調(diào)到1 r/min以內(nèi)，并且穩(wěn)定性很好，產(chǎn)品水分保持在24％左右。隨著我國潔凈煤計劃的實施，該控制系統(tǒng)為高干度煤泥離心機提供了保障，在離心機控制方面必將得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

［1］陳海員．WLL1000臥式螺旋卸料煤泥離心機的研究［J］.選煤技術(shù)，2008(4):24-26．

［2］程曉峰，楊建國．浮選精煤間斷式螺旋卸料過濾離心機設(shè)計研究［J］.煤礦機械，2010，31(1):5-7．

［3］孫啟才，金鼎五．離心機原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1987．

［4］厲玉鳴．化工儀表及自動化（第四版）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．作者簡介：王興興（1985-)，江蘇大豐人，中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程在讀碩士研究生，主要研究方向是煤炭洗選加工.責(zé)任編輯：侯淑華