乐邦LB90G无感矢量变频器在卧螺离心机上的应用

1、前言 　　卧式螺旋卸料沉降离心机（简称卧螺离心机）广泛应用于石油、化工、冶金、医药、食品、轻工等部门。既可用于固体脱水和分级，也可用于液体的澄清，在离心机领域占有重要地位。由于这种离心机具有单机处理能力大、操作方便、能连续自动操作、劳动强度低、占地面积少以及维护费用低等优点，所以自五十年代以来，螺旋离心机在污泥脱水中得到广泛应用，逐渐取代其他脱水机械成为大型城市污水处理厂污泥脱水的首选设备。悬浮液通过在螺旋输送器中心的进料管进入高速旋转转鼓内，由于离心力的作用，较重或较大的颗粒被抛向旋转的转鼓内壁，通过螺旋小端的喷射孔喷出转鼓，而较轻的固体颗粒及液相通过转鼓大头的溢流孔溢出转鼓。悬浮液由一台可实现无级调速的螺杆泵进料。 　　从卧螺离心机械的发展来看，数字交流变频器将替代原来的电磁调速、直流调速、液力偶合调速、多速电机，而逐步成为卧螺离心机械的主要驱动装置。本文将介绍的是乐邦电气公司的新品LB90G变频器在卧螺离心的设计和应用。 2、LB90G在卧螺离心机上的应用 　　LB90G是乐邦电气公司最新推出的智能性变频器。它能精确地控制速度和转矩，能匹配现有的标准鼠笼异步电动机。LB90G具有三种控制方式，即标量V/F控制、无传感器矢量控制、转矩控制，所以该款变频器不仅能够适合于最简单的电机运转，同时也可以应用在复杂的工作场合。其可靠的过载能力设计，也可以同时满足普通负载和重载工作。 　　从发展趋势看，卧螺的传动已经从能耗严重的涡流制动发展到目前最主流的双电机双变频驱动。如图一所示，典型的卧螺离心机中有两个传动轴：一个轴带动筒体转动、另一轴带动筒轴转动，两者的转速需要精确的配合。变频矢量控制针对不同液体浓度自动适应负载变化，高效可靠的完成离心分离过程。具体的分离控制功能则被集成在PLC离心机控制软件中。从接线方式看，交流电网接到主变频器的进线端，两变频器的直流母线直接并联辅机传动变频器并不直接接驳进线380V，这样就可以方便而可靠地实现能量共享。在正常运行情况下，辅机都是处在发电状态，主电机则是在电动状态，辅机发电导致母线电压升高，然后通过母线互联，将升高电压消耗在主机上，从而减少了从电网吸纳的电能，起到了节能的作用。 　　在本方案中，由于辅机传动电机需要的无功励磁电流和副电机偶尔作为电动机运行（例如启动阶段和加减速过渡过程）时的有功电流都要由主变频器提供，因此，选取主变频器的功率时应予以考虑进线整流桥的容量，必须保证通过电流为两电机电动电流之和。本设计方案的特点是电路简单，不需要调试，动作可靠性极高。本离心机控制的特点：（1）离心机速度的矢量控制方式保证了速度控制的正确性；（2）可以使用公共直流母线；（3）筒轴传动的负载补偿。 　　综合看来，卧螺离心机的变频应用具有以下特点： 　　（1）节能：共母线双电机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用，即主、副电机各用一台普通变频器驱动，其直流母线用适当的方式并接，较好的解决了这个问题,在能源日益紧缺的今天,有特别重要的意义。现代离心机螺旋与转鼓之间的速差可以根据进料的变化自动调节，变频调速相对于涡流制动和液力耦合制动来说对电能的利用率高，在耗能方面比较节省。 　　（2）动态响应快：差转速调节过程从PID调节器的数分钟减小为变频无传感器矢量控制的数秒钟，速差调节精确（甚至可以达到±0.05转/分），从而大大提高了卸料物中干物质含量（以处理污泥而言在2%左右）。 　　（3）转矩控制功能：利用LB90G的转矩控制可以非常容易实现速度与转矩切换，并处理突发事件造成的转鼓内物料的堆积，从而提高工作效率。采用LB90G的离心机其有效扭矩更大，最小持续扭矩为5,000Nm，瞬间负载扭矩可达27,000Nm。 3、控制接线图 本方案控制接线图如如图二所示： 　　另外加温度传感器显示左右轴承温度以及加显示电流电压表，本接线图调试简单，已在多家生产厂家成功应用。 4、结束语 　　本文从常用的两种卧螺离心设备的变频使用情况出发，阐述了LB90G变频器的具体应用原理。根据我国卧螺离心的发展趋势看，变频调速的离心机将会有更广阔的市场。 参考文献 　　1、潘芝渭 《电涡流制动器在卧螺离心机差转速定值控制中的应用》.化工机械.1998(6) 　　2、郑芳顺 《卧螺离心行业调整改造与发展导向性研究意见》.通用机械.2003(9)